Les sarcomères sont de petites sous-unités répétitives de myofibrilles, les longs cylindres qui se regroupent pour previous les fibres musculaires. À l’intérieur des sarcomères, les filaments des protéines myosine et actine interagissent pour générer une contraction et une leisure musculaires. Jusqu’à présent, les approches expérimentales traditionnelles pour étudier la construction et la fonction du tissu musculaire ont été réalisées sur des complexes protéiques reconstruits ou ont souffert d’une faible résolution. « La cryo-tomographie électronique, au contraire. explique Raunser.



Cryo-ET a longtemps été une méthodologie de specialized niche bien établie. Mais les progrès tactics récents dans la cryo-microscopie électronique (cryo-EM) ainsi que le nouveau développement du fraisage par faisceau d’ions cryocentrés (FIB) poussent la résolution cryo-ET. Semblable à la cryo-EM, les chercheurs congèlent instantanément l’échantillon biologique à une température très basse (- 175 ° C). Grâce à ce processus, l’échantillon préserve son hydratation et sa construction high-quality et reste proche de son état d’origine. Le fraisage FIB est ensuite appliqué pour raser le matériau supplémentaire et obtenir une épaisseur idéale d’environ 100 nanomètres pour le microscope électronique à transmission. Enfin, les méthodes de calcul reconstruisent une image tridimensionnelle à haute résolution.

L’équipe de Raunser a réalisé la cryo-ET sur des myofibrilles de souris isolées au King’s Higher education, et a obtenu une résolution d’un nanomètre (un millionième de millimètre, assez pour voir de fines constructions dans une protéine) : « Nous pouvons maintenant regarder une myofibrille avec des détails réfléchis inimaginable il y a seulement quatre ans. C’est fascinant ! « , déclare Raunser.



Les fibres dans leur contexte naturel

La reconstruction calculée des myofibrilles a révélé l’organisation tridimensionnelle du sarcomère, y compris les sous-régions bandes M, A et I, et le disque Z, qui forme de manière inattendue un maillage plus irrégulier et adopte différentes conformations. Les scientifiques ont utilisé un échantillon contenant de la myosine fortement liée à l’actine, représentant un stade de la contraction du muscle mass appelé état de rigueur. Et en effet, ils ont pu visualiser pour la première fois dans la cellule indigenous comment deux têtes de la même myosine se lient à un filament d’actine. Ils ont également découvert que la double tête interagit non seulement avec le même filament d’actine, mais se trouve également divisée entre deux filaments d’actine. Cela n’a jamais été vu auparavant et montre que la proximité du filament d’actine suivant est furthermore forte que l’effet de coopération entre les têtes voisines. Cryo-ET est en teach de passer d’une technologie de area of interest à une technologie répandue en biologie structurale », déclare Raunser. « Bientôt, nous pourrons enquêter sur les maladies musculaires au niveau moléculaire et même atomique. » Les muscle tissue de la souris sont très similaires à ceux des humains, mais les scientifiques prévoient d’étudier le tissu musculaire à partir de biopsies ou dérivés de cellules souches pluripotentes.

Zoom sur les cellules musculaires