Soutenance mémoire
GENERALITE SUR LES MUSCLES LISSES
Description macro et microscopique des muscles lisses
Les muscles lisses sont présents dans de nombreux organes (les vaisseaux sanguins, intestins, utérus…). Ils forment des couches denses qui tapissent la paroi interne des vaisseaux et des organes creux et ne montrent pas de stries transversales. Ils sont constitués de cellules fusiformes mononuclées de taille variable (20 à 200 µm) dont le noyau est en position centrale. Ces cellules sont, soit isolées dans le tissu conjonctif, soit regroupées en tunique musculaire (vaisseaux, tube digestif) ou en muscles (muscle érecteur du poil). Généralement, les faisceaux des fibres lisses des tuniques musculaires sont organisés en deux couches superposées : une couche circulaire et une couche longitudinale. L’orientation de ces couches est définie par l’orientation des fibres musculaires lisses par rapport à l’axe de l’organe [40]. Le cytoplasme des cellules musculaires lisses présente une zone bien définie qui contient les organites de la cellule (coiffant les deux pôles du noyau) et une autre qui occupe la plus grande partie de la cellule et qui contient les myofilaments. Les myofilaments d’actine (myofilaments fins), visibles en microscopie électronique, sont groupées en faisceaux irréguliers orientés selon le grand axe de la fibre. Ils sont associés à des molécules de tropomyosine et sont dépourvus de troponine. Les myofilaments épais de myosine ne sont pas visibles en microscopie électronique et leur mise en évidence nécessite des techniques de marquage particulières. Les protéines contractiles (myofilaments de myosine et d’actine) sont attachées à des zones denses constituées d’alpha-actinine qui sont soit dispersées dans le cytoplasme soit accolées à la face interne de la membrane plasmique. Des filaments intermédiaires constitués de desmine et de vimentine sont également attachés à ces zones denses .
Métabolisme et vascularisation des muscles lisses
Les muscles lisses, en général, dépendent plus du métabolisme anaérobie. Ainsi les muscles lisses des parois artérielles sont avasculaires. Ce n’est pas le cas des muscles lisses du tube digestif.
Innervation des muscles lisses
Les muscles lisses sont sous le contrôle du système nerveux neurovégétatif ou système autonome. Les fibres nerveuses du système autonome présentent, dans le muscle lisse, des varicosités axonales qui se présentent sous la forme de renflements en forme de bulbe. Ces varicosités libèrent les neuromédiateurs nécessaires à la stimulation des fibres musculaires lisses dans une fente relativement large : les jonctions diffuses. Cette stimulation induit ainsi la contraction des fibres musculaires lisses .
PHYSIOLOGIE DE LA CONTRACTION DES MUSCLES LISSES
Contractions des muscles lisses et origines des contractions
Fonctionnement de la contraction des muscles lisses
Une contraction rythmique caractérise les muscles lisses unitaires ou muscles viscéraux qui ne sont pas adaptées à la réalisation de mouvements fins. Les fibres lisses de ces muscles sont couplées électriquement entre elles par l’intermédiaire de « jonctions à trous » (« gap junctions »). Ces muscles viscéraux fonctionnent donc comme des syncytiums même s’il n’existe pas de ponts protoplasmiques entre ces cellules : on parle donc de syncytium fonctionnel. Ils montrent spontanément des contractions irrégulières et continues indépendantes de l’innervation. Cet état est appelé tonus. Ces muscles sont impliqués dans le péristaltisme. Une contraction graduée caractérise les muscles lisses multiunitaires qui se retrouvent par exemple dans l’iris de l’œil. Les fibres musculaires lisses qui constituent ces muscles sont indépendantes les unes des autres et ne forment donc pas un syncytium fonctionnel. Cependant ces muscles peuvent produire des mouvements fins contrairement aux muscles viscéraux.
Couplage excitation-contraction
Les phénomènes moléculaires de la contraction des fibres musculaires lisses nécessitent la présence de calcium. L’afflux de calcium sous sa forme ionique (Ca++ ) provient, soit du réticulum endoplasmique soit de l’espace extracellulaire via les canaux calciques voltage et/ou ligand dépendants du domaine calvéole de la membrane plasmique. Le domaine calvéole est la portion de membrane plasmique qui présente de petites invaginations, les cavéoles ou vésicules plasmalemmales. Le calcium qui afflue dans la fibre musculaire lisse se lie à la calmoduline, une protéine de liaison du calcium (calcium-binding protein). Le complexe calcium-calmoduline qui s’est formé active une enzyme, la kinase des chaînes légères de myosine. Cette kinase permet la phosphorylation d’une des deux chaînes de myosine légères de chaque tête de myosine par l’utilisation de l’ATP. Cette phosphorylation permet de démasquer le site de liaison de l’actine sur la tête de myosine lourde. La liaison de l’actine avec la myosine induit la contraction de la fibre musculaire lisse [40].
La phospholipase C ou PLC va former, à partir du phosphatidylinositol biphosphate (PIP2) de la bicouche phospholipidique de la membrane, de l’IP3 et du diacylglycerol (DAG). L’IP3 libéré va ensuite venir se fixer sur des canaux calciques récepteurs à l’IP3 (R-IP3) ce qui va ouvrir le canal et ainsi libérer du calcium selon son gradient de concentration . Ce mécanisme n’est pas spécifique de la cellule musculaire lisse, mais est très ubiquitaire et a été très bien décrit par Berridge en 1993. Ensuite, un mécanisme de libération de calcium induit par le calcium ou « calcium induced calcium release » (CICR) va se mettre en place et provoquer une sortie massive de calcium de ces réservoirs intracellulaires. Des canaux calciques sensibles au calcium sont activés par le calcium libéré via les récepteurs canaux sensibles à l’IP3 et vont déclencher une rapide sortie du calcium du réticulum. Ce mécanisme a d’abord été mis en évidence dans le muscle squelettique puis dans le cœur et enfin dans les cellules musculaires lisses. Cette libération de Ca++ induite par le Ca++ fait suite à une activation des R-IP3 et surtout des récepteurs canaux de la ryanodine, R-rya .
Les récepteurs membranaires
Ce sont des protéines membranaires permettant la détection spécifique des molécules notamment des molécules de signalisation (hormones, facteurs de croissance, interleukines, etc.) et déclenchent une cascade de réaction biochimique de transduction de signaux faisant souvent appel a des protéines kinases ce qui aboutit a une modification des fonctions de la cellule en réponse au signal reçu. Les récepteurs membranaires peuvent également servir à la fixation de molécules ou de complexes moléculaires en circulation dans le milieu extracellulaire en vue de leur absorption par la cellule, comme c’est le cas des lipoprotéines, structures chargées de transporter les graisses (hydrophobes) dans le sang, milieu aqueux. On peut diviser les récepteurs membranaires en plusieurs groupes mais deux groupes vont servir d’exemple .
Récepteurs cholinergiques
Les récepteurs cholinergiques sont des protéines transmembranaires capables de lier l’acétylcholine libérée dans le milieu extracellulaire, et d’induire par la suite un signal à l’intérieur du cytoplasme. Il existe plusieurs types de récepteur cholinergique mais les plus importants sont :
• récepteur nicotinique (récepteur ionotrope)
• récepteur muscarinique (récepteur métabotrope)
Récepteurs cholinergiques type nicotinique
Les récepteurs nicotiniques sont des récepteurs ionotropes. Ils sont sensibles à un ligand et sont des protéines membranaires qui ouvrent un canal ionique suite à la liaison d’un messager chimique ou neurotransmetteur. Ils sont généralement sélectifs à un type d’ions tels que Na+ , K+ , Ca++ . Ils sont localisés au niveau des synapses, où ils convertissent de manière extrêmement rapide un message pré-synaptique chimique (neurotransmetteur) en message post-synaptique électrique [38]. Les récepteurs nicotiniques sont perméables aux ions sodium et spécifiques à l’acétylcholine. Ces récepteurs tirent son nom de son agoniste : la nicotine d’où l’appellation des récepteurs nicotiniques. Les récepteurs nicotiniques sont constitués de 5 sous-unités α2βγδ. Ces cinq sous-unités forment un tunnel ou canal, permettant le passage des ions sodium, potassium ou calcium. La fixation de l’acétylcholine entraîne un changement conformationnel de ce complexe protéique qui permet l’entrée d’ions chargés positivement. Cette entrée de cations entraînera une dépolarisation, donc une excitation de la cellule conduisant ainsi à une contraction musculaire. Ce sont donc des canaux cationiques non sélectifs .
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Table des matières
INTRODUCTION
Première partie :ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
II. GENERALITE SUR LES MUSCLES LISSES
II.1. Description macro et microscopique des muscles lisses
II.2. Métabolisme et vascularisation des muscles lisses
III. PHYSIOLOGIE DE LA CONTRACTION DES MUSCLES LISSES
III.1. Contractions des muscles lisses et origines des contractions
III.1.1. Fonctionnement de la contraction des muscles lisses
III.1.2. Couplage excitation-contraction
III.2. Les récepteurs membranaires
III.2.1. Récepteurs cholinergiques
III.2.1.1. Récepteurs cholinergiques type nicotinique
III.2.1.2. Récepteurs cholinergiques type muscarinique
a. Structure des récepteurs cholinergiques type muscarinique
b. Classification et exemples des récepteurs cholinergiques type muscarinique
III.2.2. Récepteurs adrénergiques
III.2.2.1. Sous-types des récepteurs adrénergiques
a. Récepteurs adrénergiques type α
b. Récepteurs adrénergiques type β
III.2.2.2. Thérapeutique
III.3. Rôles du calcium dans la physiologie de la contraction
III.3.1. Pénétration du calcium dans la cellule
III.3.2. Sortie du calcium de la cellule
III.3.3. Echanges calciques intracellulaires
III.3.3.1. Réticulum sarcoplasmique
III.3.3.2. Mitochondries
III.3.3.3. Noyau cellulaire
III.3.4. Rôles du calcium intracellulaire
III.3.4.1. Dépolarisation cellulaire
a. Au niveau du coeur
b. Au niveau des neurones
III.3.4.2. Contraction musculaire
IV. PHYSIOLOGIE DE LA RELAXATION DES MUSCLES LISSES
IV.1. Mécanisme de la baisse de Ca++
IV.1.1. Activation des SERCAs
IV.1.1.1. Les SERCAs
IV.1.1.2. La phospholambane
IV.1.1.3. Protéines Kinases (PKA et PKG)
IV.1.2. Autres mécanismes impliqués dans la baisse de Ca++
IV.2. Mécanisme de la relaxation
IV.2.2. Prolongation de la phase de contraction
Deuxième partie :ETUDE EXPERIMENTALE ET INTERET PRATIQUE
I.1. Matériels utilisés
I.1.2. Petits matériels
I.1.4. Matériels biologiques
II.1. Préparation des organes isolés en vue de l’étude des réponses relaxantes
II.2. Protocole expérimental
III. RESULTATS OBTENUS
III.1. Effet des produits relaxants sur les muscles lisses vasculaires précontractés
III.1.1. Résultat obtenu après injection de la noradrénaline
III.1.2. Résultat obtenu après injection de concentrations cumulatives de noradrénaline
III.1.3. Effet de la papavérine hydrochloride sur l’aorte précontractée
III.1.4. Effet de l’extrait méthanolique sur l’aorte isolée précontractée
III.2. Effet d’un produit inhibiteur sur les muscles lisses vasculaires
III.2.1. Effet de la trifluopérazine dihydrochloride sur la contraction des muscles lisses vasculaires
III.2.2. Effet inhibiteur de l’extrait méthanolique sur la contraction de l’aorte
IV. ANALYSES ET INTERPRETATIONS DES RESULTATS
IV.1. Propriétés pharmacologiques des muscles lisses
IV.2. Effet de l’extrait MeOH sur l’aorte isolée
IV.3. Discussion des résultats
V. INTERETS PHARMACOLOGIQUES DE L’EXPERIMENTATION
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
