Exploration du role de la h-caldesmon dans la modulation de la contraction prolongée du muscle lisse

Introduction

Le muscle lisse (ML) est le principal effecteur de l’hyperréactivité bronchique dans l’asthme. La contraction du ML est produite par l’interaction cyclique entre les protéines motrices appelées « myosine » et les filaments d’actine. Cette interaction est régulée par l’activation de la myosine via la phosphorylation de sa chaîne légère régulatrice (LC20) et qui est renversée par la phosphatase de la chaîne légère (MLCP). Cependant, le ML a la capacité de maintenir la contraction même après la désactivation de la majorité des myosines (ce qu’on appelle l’état latch). Cette propriété, si dérégulée, pourrait contribuer à la physiopathologie de l’asthme. Le modèle classique de l’état latch stipule qu’il se produit lorsque les myosines sont désactivées tout en restant attachées à l’actine. Toutefois, ce modèle ne considère pas d’autres éléments régulateurs de la contraction du ML, comme la protéine régulatrice de l’actine h-caldesmon (hCaD), qui est supposée jouer un rôle important dans la régulation du ML. Ainsi, dans cette étude nous cherchons à comprendre comment l’hCaD influence la capacité des myosines à maintenir la force après leur inactivation.

Objectif

Déterminer les effets de l’hCaD sur l’interaction entre la myosine et l’actine lors de la désactivation des molécules de myosine.

Méthodes

Nous avons récemment développé une technique nous permettant de mesurer la génération de forces moléculaires tout en modifiant les conditions in vitro, de façon dynamique, pour simuler l’état latch. Des pinces optiques ainsi que des méthodes d’analyse d’image ont été utilisées pour mesurer la force et le temps de maintien de la force par des myosines qui tirent sur un filament unique d’actine, pendant l’injection de MLCP, en présence et en absence de l’hCaD (400 nM). De plus, l’essai de motilité in-vitro a été utilisé pour examiner les interactions mécaniques entre les myosines actives et inactives en mesurant la vitesse moyenne (vavg) et la fraction (fmot) de filaments d’actine mobiles pendant la déphosphorylation de la myosine par injection de MLCP, en présence ou en absence de hCaD (400 nM). vavg et fmot ont également été mesurés à quatre niveaux de phosphorylation de la myosine, en présence et en absence de hCaD (400 nM).

Résultats

Des régressions sigmoïdales des données d’injection de MLCP montrent une diminution plus rapide et plus précoce de fmot en présence de hCaD. Une tendance similaire est observée pour vavg. Les régressions des données de tests de motilité in vitro à différents niveaux de phosphorylation de LC20 avec un modèle mathématique de l’interaction mécanique entre les myosines montre que l’hCaD augmente la concavité ascendante de la relation entre la vitesse et le pourcentage de phosphorylation, une caractéristique corrélée à une augmentation de la charge subie par les molécules de myosine phosphorylées. Nos résultats montrent que l’augmentation de la charge est d’environ 16 fois en présence de hCaD.

Conclusion

Nous avons montré que la protéine régulatrice de l’actine hCaD modifie la mécanique de l’interaction actine-myosine lors de la désactivation de la myosine. Plus précisément, hCaD entrave la capacité de la myosine à propulser les filaments d’actine en présence de myosine déphosphorylée. Ces résultats peuvent s’expliquer par une augmentation, induite par la hCaD, de la force de liaison de la myosine déphosphorylée aux filaments fins, comme précédemment rapporté dans des mesures de pince optique.