Effet de l'ATP cytoplasmique faible sur le couplage excitation-contraction dans les fibres musculaires à contraction rapide du rat

Dans cette étude, nous avons examiné les rôles de l'ATP cytoplasmique en tant que source d'énergie et molécule régulatrice à différentes étapes du processus de couplage excitation-contraction (E-C) dans les fibres musculaires squelettiques à contraction rapide du rat. En utilisant des fibres mécaniquement dénudées avec un couplage E-C fonctionnel, il était possible de modifier indépendamment l'ATP cytoplasmique et le Mg2+ libre. Une stimulation électrique par champ a été utilisée pour provoquer des potentiels d'action (PA) au sein du système tubulaire transverse (T-) scellé, produisant des réponses de force soit par des contractions tétaniques (50 Hz) soit par des contractions rapides. Des mesures ont également été effectuées concernant la quantité de Ca2+ libérée par un PA dans différentes conditions cytoplasmiques. La vitesse de développement et de relaxation de l'appareil contractile a été mesurée en utilisant des changements rapides dans les niveaux de Ca2+. La force de contraction a diminué de manière substantielle (environ 30%) à 2 mm d'ATP par rapport au niveau à 8 mm d'ATP, tandis que la force tétanique maximale a seulement décliné d'environ 10% à 0.5 mm d'ATP. La vitesse de développement de la force de la contraction rapide et du tétanos était seulement légèrement ralentie à ATP > ou = 0.5 mm, mais était considérablement ralentie (> 6 fois) à 0.1 mm d'ATP, ce dernier étant principalement dû au ralentissement du développement de force par l'appareil contractile. La libération de Ca2+ induite par le PA a diminué d'environ 10 et 20% à 1 et 0.5 mm d'ATP, respectivement, et d'environ 40% en élevant le Mg2+ à 3 mm. L'adénosine a inhibé la libération de Ca2+ et les réponses de contraction rapide d'une manière cohérente avec son action en tant qu'agoniste compétitif faible pour le site régulateur de l'ATP sur le récepteur de ryanodine (RyR). Ces résultats montrent que (a) l'ATP est un facteur limitant pour l'activation normale des capteurs de voltage des RyRs, et (b) de grandes reductions de l'ATP cytoplasmique, et l'élévation concomitante de Mg2+, inhibent substantiellement le couplage E-C et pourraient contribuer à la fatigue musculaire dans les fibres à contraction rapide dans certaines circonstances.