Structure du muscle cardiaque et disques intercalaires

Le muscle cardiaque est un muscle strié, involontaire, composé de cellules ramifiées reliées bout à bout par des disques intercalaires. Ces jonctions spécialisées en forme de marches assurent à la fois l'ancrage mécanique permettant au myocarde de se contracter comme une unité et la continuité électrique qui permet à une onde d'excitation de se propager de cellule en cellule, de sorte que le cœur se contracte comme un syncytium fonctionnel.

Definition

Le muscle cardiaque est un muscle strié, involontaire, composé de cardiomyocytes ramifiés, généralement mononucléés, connectés bout à bout par des disques intercalaires, des régions jonctionnelles transversales qui combinent des jonctions d'adhérence et desmosomales avec des jonctions communicantes pour coupler les cellules mécaniquement et électriquement.

Scope

Ce sujet aborde l'histologie du myocarde : la structure du cardiomyocyte individuel, ses noyaux centraux uniques ou appariés et ses striations, et en particulier le disque intercalaire avec ses jonctions mécaniques (fasciae adherentes, desmosomes, l'area composita combinée) et ses jonctions communicantes (gap junctions). Il présente cette structure pour la compréhension du couplage électrique et mécanique et n'aborde pas la gestion des maladies cardiaques.

Core questions

• En quoi un cardiomyocyte diffère-t-il structurellement d'une fibre musculaire squelettique ?
• Quelles jonctions composent un disque intercalaire et quel est le rôle de chacune ?
• Comment le disque intercalaire assure-t-il le couplage mécanique et électrique ?
• Qu'est-ce que l'area composita et pourquoi est-elle importante pour l'adhésion cardiaque ?

Key concepts

• Cardiomyocyte (ramifié, à noyau central, strié)
• Syncytium fonctionnel
• Disque intercalaire
• Fascia adherens (ancrage de l'actine)
• Desmosomes (adhésion mécanique cellule-cellule)
• Area composita (jonction d'adhérence mixte)
• Jonctions communicantes (gap junctions) et connexine-43
• Tubules transverses et dyades

Mechanisms

Les cardiomyocytes sont plus courts et ramifiés par rapport aux fibres squelettiques et possèdent généralement un ou deux noyaux centraux, les sarcomères leur conférant la même apparence striée transversalement. Les cellules adjacentes se rencontrent au niveau des disques intercalaires orientés transversalement par rapport à l'axe longitudinal. Les portions transversales du disque contiennent des fasciae adherentes, qui ancrent les filaments d'actine terminaux des sarcomères, et des desmosomes, qui lient les filaments intermédiaires et assurent une forte adhésion mécanique ; des études ultrastructurales et moléculaires ont montré que ceux-ci sont souvent entremêlés en une jonction hybride appelée area composita (Franke et al., 2006). Les portions latérales du disque contiennent des jonctions communicantes (gap junctions), principalement constituées de connexine-43, qui fournissent des voies à faible résistance pour les ions, de sorte que la dépolarisation passe directement entre les cellules et que le myocarde se comporte électriquement comme un syncytium (Vermij et al., 2017). Cette organisation jonctionnelle intégrée couple la transmission de la force mécanique à une conduction électrique rapide.

Clinical relevance

L'organisation structurelle du disque intercalaire constitue la base de référence pour comprendre comment le couplage mécanique et électrique peut être perturbé. Par exemple, la perturbation de l'adhésion du disque ou des protéines des jonctions communicantes est étudiée en relation avec l'arythmie et la cardiomyopathie. Cette entrée décrit la structure normale à des fins éducatives et ne constitue pas un guide de diagnostic ou de traitement.

Evidence & guidelines

Le présent exposé s'appuie sur des études moléculaires et ultrastructurales du disque intercalaire et de ses jonctions (Franke et al., 2006; Vermij et al., 2017) et sur des manuels d'histologie de référence (Mescher, 2018). Aucune directive clinique ne régit ce contenu descriptif.

History

Le disque intercalaire a été identifié par les histologistes du XIXe siècle comme les stries transversales marquant les limites cellulaires dans le muscle cardiaque, et sa composition jonctionnelle a été élucidée par microscopie électronique au XXe siècle. Des travaux ultérieurs d'immuno-électron et de biologie moléculaire ont affiné cette description, y compris la reconnaissance que les composants d'adhérence et desmosomaux sont fréquemment mélangés dans une area composita (Franke et al., 2006) et la cartographie intégrée de l'organisation moléculaire du disque (Vermij et al., 2017).

Debates

Les jonctions d'adhérence et desmosomales du disque intercalaire sont-elles réellement distinctes ?

Les modèles classiques considéraient les fasciae adherentes et les desmosomes comme des structures distinctes, mais les preuves issues de la microscopie immuno-électronique indiquent que leurs molécules sont largement entremêlées en une jonction mixte (l'area composita), ce qui redéfinit la description de l'adhésion cellule-cellule cardiaque.

Seminal works

• franke-2006
• vermij-2017

Frequently asked questions

Qu'est-ce qu'un disque intercalaire ?

C'est la jonction spécialisée, en forme de marche, où deux cellules musculaires cardiaques se rencontrent bout à bout ; elle combine des jonctions d'ancrage et des desmosomes pour le couplage mécanique avec des jonctions communicantes pour la continuité électrique.

Pourquoi le cœur est-il décrit comme un syncytium fonctionnel ?

Bien que les cardiomyocytes soient des cellules distinctes, les jonctions communicantes (gap junctions) de leurs disques intercalaires permettent à la dépolarisation de passer directement de cellule en cellule, de sorte que les cellules connectées se contractent ensemble comme si elles formaient une seule unité coordonnée.