La myosine

La myosine II, la plus abondante dans les muscles et la forme la plus étudiée et la plus importante pour la contraction musculaire, a une structure caractéristique : une tête (ou domaine moteur) : C'est la partie globulaire de la myosine qui se lie à l'actine, hydrolyse l'ATP (adénosine triphosphate) pour obtenir de l'énergie, et génère la force motrice qui fait glisser les filaments d'actine; le cou (ou région de liaison des chaînes légères), entre la tête à la queue, qui contient des chaînes légères de myosine qui régulent l'activité de la tête; la queue (ou domaine en bâtonnet), longue et fibreuse, qui permet à plusieurs molécules de myosine de s'assembler pour former des filaments épais dans les muscles. Dans d'autres types de cellules, la queue peut interagir avec d'autres structures cellulaires.

Le cycle de la myosine.
Dans les cellules musculaires, les filaments épais de myosine et les filaments fins d'actine sont organisés en sarcomères. La répétition du cycle de la myosine provoque le glissement des filaments d'actine le long des filaments de myosine, ce qui raccourcit le sarcomère et donc la cellule musculaire, entraînant la contraction musculaire.

Le cycle de la myosine dépend de l'interaction cyclique entre la myosine, l'actine et l'ATP, et est finement régulé par le calcium. Il se répète continuellement tant qu'il y a de l'ATP disponible et que le signal de contraction persiste. On identifie plusieurs étapes principales :

État attaché (rigor state).
La tête de myosine est fermement attachée au filament d'actine. Aucun ATP ni ADP n'est lié à la tête de myosine. C'est l'état de rigidité (rigor). En l'absence d'ATP (comme dans la rigor mortis après la mort), la myosine reste bloquée dans cet état attaché à l'actine, causant la rigidité musculaire. Dans un muscle vivant, cet état est très bref car l'ATP est rapidement disponible.

Détachement.
Une molécule d'ATP se lie à la tête de myosine. La liaison de l'ATP à la tête de myosine diminue l'affinité de la myosine pour l'actine. Cela provoque le détachement de la tête de myosine du filament d'actine. Cette étape permet à la myosine de se déplacer et de se réattacher plus loin sur le filament d'actine.

Hydrolyse de l'ATP et "cocked state" (état armé).
La tête de myosine hydrolyse l'ATP en ADP et phosphate inorganique (Pi). L'hydrolyse de l'ATP fournit l'énergie nécessaire pour changer la conformation de la tête de myosine. La tête de myosine se "redresse" ou se "arme" (comme un ressort tendu). L'ADP et le Pi restent liés à la tête de myosine. Dans cet état , la tête de myosine est maintenant positionnée pour se lier à un nouveau site de liaison sur l'actine, plus loin sur le filament.

Liaison à l'actine (liaison faible).
La tête de myosine "armée" se lie faiblement à un nouveau site de liaison sur le filament d'actine.La liaison est initialement faible car le Pi est toujours lié à la tête de myosine. Ce site de liaison est situé un peu plus loin sur le filament d'actine que le site de liaison précédent. 

Le calcium (Ca²⁺), en permettant cette interaction,  joue un rôle régulateur essentiel. L'augmentation de la concentration de Ca²⁺ dans le cytosol musculaire (suite à un signal nerveux) permet la liaison de la myosine à l'actine en démasquant les sites de liaison sur l'actine. Lorsque la concentration de Ca²⁺ diminue, les sites de liaison sont à nouveau bloqués, et la contraction musculaire cesse.

Libération de l'ADP et retour à l'état attaché.
L'ADP est libéré de la tête de myosine. La libération de l'ADP ramène la tête de myosine à sa conformation d'origine, fermement attachée à l'actine (état de rigidité). Le cycle est prêt à recommencer si de l'ATP est disponible et que le signal de contraction persiste.

Types de myosine.
Il existe de nombreux types de myosine (myosine I, II, III, etc.), regroupées en superfamilles ou classes en fonction de leur structure, de leur fonction et de leur localisation cellulaire. La myosine II est la plus connue en raison de son rôle majeur dans la contraction musculaire. Les autres types de myosine sont impliqués dans des fonctions cellulaires diverses.

Myosine II.
La myosine II (myosine conventionnelle ou myosine musculaire) est composée de deux chaînes lourdes identiques et de deux paires de chaînes légères. Les chaînes lourdes s'enroulent pour former une queue en hélice torsadée et possèdent deux têtes globulaires avec des sites de liaison à l'actine et à l'ATP. La queue permet la polymérisation de plusieurs molécules de myosine II pour former des filaments épais. La myosine II est principalement responsable de la contraction musculaire (muscles squelettiques, lisses et cardiaques). Elle est également impliquée dans la cytokinèse (division cellulaire) et d'autres processus cellulaires nécessitant une force contractile. On la trouve dans les muscles et les cellules non-musculaires (cytokinèse, adhérence cellulaire). Il existe de nombreuses isoformes de myosine II, spécifiques à différents types de muscles (rapides, lentes) et de cellules.

Myosine I.
Beaucoup plus petites que la myosine II, les molécules de myosine I possèdent une seule tête motrice et une queue plus courte et variable, souvent riche en domaines de liaison membranaire (comme les domaines PH ou FERM). La myosine I est impliquée dans le transport de vésicules, l'endocytose, la modification de la forme cellulaire, et l'adhérence cellulaire. Elle peut aussi contribuer à la motilité cellulaire et à l'organisation du cytosquelette d'actine. On la rencontre largement distribuée dans les cellules eucaryotes, et est localisée sur les membranes plasmiques, les vésicules et les microfilaments d'actine. De nombreuses isoformes sont connues, classées en sous-familles (Myo1a, Myo1b, Myo1c, etc.).

Myosine V.
La myosine V ou myosine marcheuse possède deux têtes motrices et une longue queue qui interagit avec des cargaisons cellulaires (vésicules, organites) via des protéines adaptatrices. Elle "marche" le long des filaments d'actine de manière progressive. Elle est principalement impliquée dans le transport de cargaisons à longue distance le long des filaments d'actine, notamment les vésicules, les mélanosomes (pigment) et d'autres organites. Elle joue un rôle important dans la distribution intracellulaire des composants cellulaires. Elle se trouve dans le cytoplasme de nombreuses cellules eucaryotes, associée aux cargaisons à transporter. Isoformes : Myo5a, Myo5b, Myo5c.

Myosine VI.
La myosine VI ou myosine rétrograde est spéciale car elle se déplace vers l'extrémité moins (+) des filaments d'actine, contrairement à la plupart des autres myosines qui se déplacent vers l'extrémité plus (+). Elle possède deux têtes motrices et est impliquée dans l'endocytose, le transport de vésicules vers le centre de la cellule, et l'ancrage des filaments d'actine à la membrane plasmique (memrane cellulaire). Elle joue aussi un rôle dans l'organisation du cytosquelette et la forme cellulaire. On la rencontre dans diverses cellules eucaryotes, notamment dans l'appareil de Golgi, les endosomes et les membranes cellulaires.

Myosine VII.
La myosine VII possède deux têtes motrices et une queue complexe. Elle est importante pour l'audition (dans les cellules ciliées de l'oreille interne), ainsi que pour la phagocytose et le transport de mélanosomes. En dehors des cellules ciliées de l'oreille interne, ont la rencontre aussi dans la rétine et mélanocytes. Il existe plusieurs isoformes impliquées dans différentes fonctions et localisations. Des mutations dans la myosine VII sont associées à des surdités héréditaires.

Myosine IX, X, XI, XII, XIII, XIV, XV, XVI, XVII, XVIII.
Les classes de myosine IX à XVIII sont moins bien caractérisées que les précédentes. Elles ont des structures et des fonctions variées, et sont impliquées dans divers processus cellulaires. Ainsi, par exemple : la myosine IX inhibe la polymérisation de l'actine et régule la forme cellulaire, la myosine X est impliquée dans la formation des filopodes et l'adhérence cellulaire, la myosine XI, une myosine végétale, est impliquée dans le transport cytoplasmique rapide dans les cellules végétales. Les autres classes sont encore en cours d'étude et leurs fonctions précises sont souvent moins bien définies.