Comment les ions calcium contrôlent la force des muscles
Le nouveau microscope TIRF permet de visualiser les ions calcium pénétrant dans les cellules musculaires à travers la membrane cellulaire. Ce qui distingue les cellules musculaires saines des cellules musculaires malades apparaît sous un nouveau jour grâce à ce microscope mis au point avec le soutien du Fonds national suisse (FNS).
Sous l’œil du microscope TIRF, les processus qui interviennent dans les cellules musculaires saines et malades peuvent être observés sous un jour entièrement nouveau. A gauche: une cellule musculaire humaine. Au milieu: les points de contact entre la cellule musculaire et le porte-objectif en verre. A droite: cellule musculaire activée sous le microscope TIRF. Le colorant fluorescent à l’intérieur de la cellule devient lumineux lorsqu’il se lie aux ions calcium affluant à travers la membrane cellulaire.
Les ions calcium jouent un rôle déterminant dans le fonctionnement des cellules musculaires: lorsqu’ils sont libérés, ils signalent à ces cellules qu’elles ont du travail à faire et doivent se contracter. Il n’est donc pas étonnant qu’un grand nombre de maladies affectant les muscles soient dues à un dysfonctionnement de l’équilibre du calcium dans les cellules musculaires. Lorsque les ions calcium dépassent une concentration critique, par exemple en cas d’insolation (ou, dans le jargon médical, d’hyperthermie maligne), ils provoquent une réaction musculaire incontrôlée pouvant aller jusqu’au décès. Les cellules musculaires dégageant de la chaleur, elles finissent par mourir lorsqu’elles restent trop longtemps activées.
D’une manière générale, les ions calcium pénètrent au cœur de la cellule par deux canaux différents: d’une part de l’intérieur en affluant depuis la chambre de stockage des cellules musculaires, d’autre part de l’extérieur en s’infiltrant à travers la membrane cellulaire. Susan Treves, chercheuse au département de biomédecine de l’Université de Bâle, suit de près tous les processus qui interviennent autour de cette membrane à l’aide d’un nouvel outil : le microscope TIRF (TIRF pour Total Internal Reflection Fluorescence ou, en français, fluorescence à réflexion interne totale). Sa technologie innovante s’appuie sur le fait que les rayons lumineux à incidence oblique sont réfléchis totalement au niveau des interfaces optiques. De cette manière, ils sont retenus prisonniers dans le verre du porte-objectif et seule la membrane cellulaire en contact direct avec ce dernier est éclairée.
Susan Treves a ainsi pu prouver que la quantité d’ions calcium affluant depuis l’extérieur dans les cellules musculaires de patients malades était plus importante que chez les personnes saines. Conclusion: outre les divergences déjà connues et observées dans la libération des ions depuis les chambres de stockage, les différences en termes de diffusion à travers la membrane cellulaire doivent également être considérées comme une cause possible de maladies musculaires. Ces dernières semblent donc reposer sur de multiples facteurs. La perspective d’un médicament unique à même de soigner toutes les maladies musculaires s'évanouit donc derrière des horizons toujours plus lointains. Une meilleure compréhension de l’équilibre du calcium des cellules musculaires est d’autant plus importante pour développer des thérapies individuelles.
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