Moteurs moléculaires
Myosines : vue d'ensemble

Citation

« Dans la balance de la destinée, le muscle ne pèse jamais autant que le cerveau. »

James Russell Lowell

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Sommaire

Dans la cellule, de nombreux moteurs moléculaires (protéines motrices) sont fonctionnels, mais il en existe une seule sorte qui interagit avec les microfilaments d'actine : ce sont les myosines.

Vue d'ensemble

Les myosines, moteurs moléculaires des cellules eucaryotes, se trouvent :

  • dans les cellules musculaires (striées ou lisses) où elles jouent alors un rôle essentiel dans la contraction musculaire,
  • dans les cellules non-musculaires pour contribuer à la motilité des cellules, le transport cellulaire, l'endocytose, la cytocynèse, l’apoptose…

Un autre rôle récemment découvert des myosines est de désassembler les réseaux d'actine.

Les myosines connues
Les myosines connues : le lien vous donnera une image plus visible et de nombreuses annotations
(d'après mrc-lmb.cam.ac.uk)

Sur la base de la séquence des têtes de la myosine, la superfamille est actuellement divisé en une vingtaine de classes (Myosin superfamily et Myosins: Tails (and Heads) of Functional Diversity 2005).

  • Les myosines I, II, III, V, VI, VII sont très conservées phylogénétiquement (les III et VI sont uniquement exprimées chez les métazoaires).
  • Les myosines X et XVI sont exprimés que chez les vertébrés alors que les myosines VIII et XIII ne sont retrouvées que chez les plantes.
  • Myosine I
    Myosine I
    (Figure : © vetopsy.fr)
    Les autres myosines (IV, XII, XIV, XVII) ont été identifiées dans une ou un petit nombre d'espèces.
  • Chez l'Homme, pas moins de 40 gènes sont impliqués.

La première découverte a été la myosine de classe II qui joue un rôle dans la contraction du muscle squelettique. Puis, on a découvert plusieurs autres classes qui se déplacent le long de l'actine, Pour plus de détails, consultez l'article : Drawing the tree of eukaryotic life based on the analysis of 2,269 manually annotated myosins from 328 species (2007)

Leurs propriétés sont :

Structure générale des myosines

La structure des myosines est essentiellement dérivée des travaux sur les myosines II, en particulier celle du muscle strié squelettique où elle compose les filaments épais des myofilaments.

La myosine II est la seule myosine responsable de toutes les contractions de notre corps. Il existe de nombreux isoformes des chaînes lourdes et légères qui diffèrent selon les fibres musculaires (lentes ou rapides).

Structure de la myosine II et clivages protéolytiques
Structure de la myosine II et clivages protéolytiques
(Figure : © vetopsy.fr)

La molécule de myosine II est formée 6 polypeptides :

1. Les deux chaînes lourdes forment l'armature (semblable à un club de golf).

  • La tête, composée par le domaine N-terminal de chacune des chaînes, contient les sites de liaison à l'actine et l'activité ATPasique.
  • Le cou, qui relie la tête à la queue, sert de levier pour faciliter les mouvements de la tête.
  • La queue (tige ou axe) est formé par l'entrelacement des deux chaînes lourdes et le domaine C-terminal est impliqué dans la liaison au cargo ou la dimérisation des chaînes lourdes.

2. Les quatre chaînes légères, se liant au cou des chaînes lourdes, sont de deux types :

  • les chaînes légères essentielles forment de véritables " colliers " qui enserrent les chaînes lourdes pour les rigidifier;
  • les chaînes légères régulatrices jouent un rôle essentiel dans la modulation ATPasique des chaînes lourdes (par leur phosphorylation par exemple comme pour certaines myosines II - moteurs lents -). Elles pourraient également réguler l'interaction avec l'actine.

Ces chaînes légères sont constituées de calmoduline ou de calmodulin-related protein (famille de protéines à mains E-F : Hand).


C'est au niveau de la tête de myosine (tête S1) que se situe l'activité ATPasique et le site de liaison à l'actine qui augmente fortement cette activité
.

On l'a découvert par l'action des protéases.

  • la chymotrypsine (protéase douce) clive la myosine en méromyosine lourde (HMM : Heavy Meromyosin) et légère (LMM : Light Meromyosin).
  • La papaïne sépare la HMM en deux fragments : la tête S1 (à activité ATPasique) et S2 (après le cou).

Toutes les myosines ont cette structure générale avec une tête S1, c'est-à-dire tête et cou, qui se déplace vers l’extrémité (+) des microfilaments, et qui est responsable de son activité motrice ( infos).

Structure de quelques myosines
Structure de quelques myosines
(Figure : © vetopsy.fr d'après Krendel)

Les classes de myosine diffèrent par (Myosin Structure, Allostery, and Mechano-Chemistry 2013) :

  • la longueur de leur cou qui détermine la vitesse du déplacement : : le nombre de domaine IQ peut varier de 1 à 7,
  • le type et le nombre de chaînes légères associées,
  • la queue qui représente la partie la plus variable de la myosine. Sa longueur varie selon la molécule. En outre, les domaines qui y sont incorporés sont nombreux (une vingtaine : coiled oil, FERM, MyTH4 - Myosin tail homology 4 - ou SH3 pour des interactions protéine-protéine ou PH - Pleckstrin Homology - pour les liaisons lipidiques) et joue un rôle essentiel dans les partenaires des myosines considérées et leur rôles (liaison à l'actine, transport de différents cargos…).

Par exemple, les myosines III possèdent un domaine sérine/thréonine kinase qui peut s'autophosphoryler pour inhiber l'action ATPasique et diminuer l'affinité à l'actine. Les myosines de classe IX ont un domaine qui inhibe l'activité de la petite GTPase Rho

Les myosines peuvent également être classées différemment selon leurs propriétés mécaniques et cinétiques (classification des moteurs).

Les principales myosines appartiennent à trois classes.

  • Les myosines I, aux nombreux membres, sont associées à une membrane et à l'endocytose.
  • Les myosines II, seules responsables des contractions, à nombreux isoformes pour que la contraction soit individualisée selon son rôle dans les muscles (squelettiques, muscle cardiaque et muscles lisses) ou dans les cellules non-musculaires (motilité, migration cellulaire, adhésion et division cellulaire).
  • Les myosines V se fixent sur des récepteurs spécifiques des organites pour les déplacer.
  • Les myosines X transportent les cargos le long des filaments d'actine.

Structure de la myosine II

Biologie cellulaire et moléculaireConstituants de la celluleMatrice extracellulaire
Reproduction cellulaireBiochimieTransport membranaire
Moteurs moléculairesMyosinesMyosine II (structure)Myosine II (liaison actine)
Moteurs basés sur les myosinesVoies de signalisation

Bibliographie
  • Marieb E. N. - Anatomie et physiologie humaines - De Boeck Université, Saint-Laurent, 1054 p., 1993
  • Maillet M. - Biologie cellulaire - Abrégés de Masson, 512 p, 2002
  • Lodish et coll - Biologie moléculaire de la cellule - De Boeck Supérieur, Saint-Laurent, 1207 p., 2014