Calcium in biologyCalcium ions (Ca2+) contribute to the physiology and biochemistry of organisms' cells. They play an important role in signal transduction pathways, where they act as a second messenger, in neurotransmitter release from neurons, in contraction of all muscle cell types, and in fertilization. Many enzymes require calcium ions as a cofactor, including several of the coagulation factors. Extracellular calcium is also important for maintaining the potential difference across excitable cell membranes, as well as proper bone formation.
Muscle lissevignette|Tissu musculaire lisse sous microscope Le muscle lisse est un type de muscle dont, à l'inverse du muscle strié, les protéines contractiles ne sont pas organisées sous forme de sarcomères, ce qui lui ôte l'aspect strié lors de l'observation sous microscope. Le muscle lisse se contracte lentement et avec moins de force que le muscle strié. Il est sous le contrôle du système nerveux autonome et du système endocrinien et fonctionne donc de manière indépendante de la volonté.
Contraction musculaireLa contraction musculaire résulte de la contraction coordonnée de chacune des cellules du muscle. Il existe quatre phases au cours de la contraction d'une cellule musculaire « type » : l'excitation ou la stimulation qui correspond à l'arrivée du message nerveux sur la fibre musculaire ; le couplage excitation-contraction qui regroupe l'ensemble des processus permettant de transformer le signal nerveux reçu par la cellule en un signal intracellulaire vers les fibres contractiles ; la contraction proprement dite ; la relaxation qui est le retour de la cellule musculaire à l'état de repos physiologique.
Myocardethumb|200px|Coupe dans le myocarde Le myocarde est le tissu musculaire (myo-, muscle) du cœur (-carde). C'est un muscle épais et creux à contraction rythmique contrôlée par le système nerveux végétatif (involontaire/autonome). Les tissus annexes du myocarde sont l'endocarde (plus à l'intérieur, un endothélium spécialisé) et le péricarde (couche de tissu conjonctif entourant le cœur). Le myocarde est composé de cellules musculaires cardiaques spécialisées, les cardiomyocytes, qui ne ressemblent à aucun autre tissu musculaire du corps.
MyocyteLes myocytes, ou fibres musculaires, sont des cellules capables de contraction (syncytium, fusion de plusieurs cellules). On distingue principalement les des myocytes lisses. Les propriétés contractiles des cellules musculaires tiennent de la présence d'éléments du cytosquelette capables de se contracter à la suite d'une augmentation de la concentration en calcium intracellulaire. Ces éléments contractiles élémentaires sont constitués de microfilaments d'actine couplés à des myofilaments de myosine.
Récepteur de la ryanodineLes récepteurs de la ryanodine RyR constituent une classe de canaux calciques dans diverses formes de muscles. Ce sont des homotétramères formés de 4 sous-unités identiques, insérées dans la membrane du réticulum sarcoplasmique. Chaque monomère comporte 4 hélices transmembranaires qui entourent un canal permettant la sortie des ions calcium Ca de la lumière du réticulum vers le cytoplasme. Leur ouverture est déclenchée par des concentrations micromolaires d'ions calcium ou par la ryanodine (mais inhibitrice à forte dose) ou la caféine.
Échangeur sodium-calciumL'échangeur sodium-calcium (souvent noté Na+ / Ca2+ échangeur, NCX, ou protéine de change) est une protéine de membrane, ou canal ionique, qui utilise l'énergie qui est stockée dans le gradient électrochimique de sodium (Na+), en permettant au Na+ d'entrer dans la cellule selon son gradient en échange d'une sortie (antiport) d'ions calcium (Ca2+). Le NCX fait sortir un seul ion calcium, en échange de l'importation de trois ions sodium. L'échangeur existe dans beaucoup de différents types de cellules et d'espèces animales.
Calcium signalingCalcium signaling is the use of calcium ions (Ca2+) to communicate and drive intracellular processes often as a step in signal transduction. Ca2+ is important for cellular signalling, for once it enters the cytosol of the cytoplasm it exerts allosteric regulatory effects on many enzymes and proteins. Ca2+ can act in signal transduction resulting from activation of ion channels or as a second messenger caused by indirect signal transduction pathways such as G protein-coupled receptors.
Métabolisme du calciumLe métabolisme du calcium est la façon dont le corps humain régularise sa concentration sanguine : absorption, excrétion et stockage. Il conditionne aussi la constitution du squelette et d'autres structures calciques. Ces 2 aspects interagissent étroitement avec la signalisation cellulaire, puisque le calcium est aussi messager de l'information cellulaire. La concentration en calcium libre dans le liquide extracellulaire est maintenue dans des limites étroites par une régulation rigoureuse (homéostasie).
Rythme cérébralUn rythme cérébral (appelé aussi activité neuro-électrique) désigne l'oscillation électromagnétique émise par le cerveau des êtres humains, mais également de tout être vivant. Le cortex frontal qui permet la cognition, la logique et le raisonnement est composé de neurones qui sont reliés entre eux par des synapses permettant la neurotransmission. Mesurables en volt et en hertz, ces ondes sont de très faible amplitude : de l'ordre du microvolt (chez l'être humain), elles ne suivent pas toujours une sinusoïde régulière.
Inhibiteur calciqueLes inhibiteurs calciques ou antagonistes du calcium ou bloqueurs des canaux calciques (BCC) sont des molécules de natures chimiques diverses mais essentiellement d’origine pyridinique. Ils sont indiqués dans le traitement de troubles cardiaques divers tels que l'angine de poitrine, les arythmies, l’hypertension artérielle. Ces composés sont classés en deux groupes selon leurs sites d’action. Ils agissent au niveau des canaux calciques voltage-dépendants en freinant l’entrée normale d'ions calcium au niveau des cellules musculaires lisses vasculaires et striées cardiaques.
Réticulum sarcoplasmiqueLe réticulum sarcoplasmique est le nom donné au réticulum endoplasmique lisse des cellules musculaires striées squelettiques, lisses et cardiaques. Il fut décrit pour la première fois par Emilio Verratti (1872-1967) dans les fibres du muscle squelettique. Ce compartiment est une réserve interne d'ions Ca2+ (on l'appelle pour cette raison aussi calciosome) qui se déversent dans le cytoplasme en réponse à l'arrivée d'une dépolarisation de la membrane plasmique causée par la fixation de l'acétylcholine sur des récepteurs nicotiniques de la cellule musculaire.
Jonction communicanteLes jonctions communicantes, aussi appelées jonctions gap ou macula communicans ou nexus ou jonctions lacunaires ou encore jonctions perméables, sont des jonctions intercellulaires mettant en relation le cytoplasme de deux cellules voisines. Chez l'être humain, les jonctions communicantes se situent principalement dans le système nerveux central (SNC), le cœur, le foie, la rétine, les vaisseaux sanguins et les muscles lisses.
Muscle squelettiqueLes muscles squelettiques sont les muscles sous contrôle volontaire du système nerveux central. Le corps humain comprend environ 570 muscles présents chez tous les individus sains. Leur corps contient des vaisseaux sanguins, des nerfs, des organes sensoriels, du tissu conjonctif commun, et des cellules musculaires. En microscopie photonique (ou optique), ils présentent une double striation longitudinale et transversale. La science du muscle est la myologie. Les myoblastes sont les cellules précurseurs des muscles.
Canal calciqueUn canal calcique est un canal ionique (cationique plus précisément), formé de protéines et traversant la membrane des cellules. Il permet le passage de l'ion calcium de l'extérieur à l'intérieur de la cellule. La plupart des canaux dits « calciques » peuvent aussi laisser passer une moindre quantité d'autres cations, plus ou moins selon la structure du pore qui les ouvre, ou selon le potentiel (voltage) ; leur rapport de perméabilité PCa/PNa varie de 0,3 à 10 . (voir aussi l'article transporteur membranaire).
Lymphocyte TLes lymphocytes T, ou cellules T, sont une catégorie de leucocytes qui jouent un grand rôle dans la réponse immunitaire adaptative. « T » est l'abréviation de thymus, l'organe dans lequel leur développement s'achève. Ils sont responsables de l'immunité cellulaire : les cellules infectées par un virus par exemple, ou les cellules cancéreuses reconnues comme étrangères à l'organisme (c'est-à-dire distinctes des cellules que les lymphocytes T ont appris à tolérer lors de leur maturation) sont détruites par un mécanisme complexe.
Insulin signal transduction pathwayThe insulin transduction pathway is a biochemical pathway by which insulin increases the uptake of glucose into fat and muscle cells and reduces the synthesis of glucose in the liver and hence is involved in maintaining glucose homeostasis. This pathway is also influenced by fed versus fasting states, stress levels, and a variety of other hormones. When carbohydrates are consumed, digested, and absorbed the pancreas senses the subsequent rise in blood glucose concentration and releases insulin to promote uptake of glucose from the bloodstream.
Muscle striévignette|Muscle strié de la langue d'un lapin photographié à l'aide d'un microscope. Le muscle strié est un tissu musculaire caractérisé par la présence de stries en microscopie, du fait de l'organisation régulière des filaments. Il peut désigner deux types de muscles différents : le muscle strié squelettique, le muscle strié cardiaque. Il s'oppose au muscle lisse. En musculation, par abus de langage, un muscle strié est défini comme étant un muscle dense et nettement visible sous la peau par un corps sec et dépourvu de rétention d'eau.
CalciumLe calcium est l'élément chimique de numéro atomique 20, de symbole Ca. C'est un métal alcalino-terreux gris-blanc et assez dur. Il n'existe pas à l'état de corps pur dans la nature. C'est le cinquième élément le plus abondant de la croûte terrestre (plus de 3 %). Il est vital pour de nombreuses espèces : formation des os, des dents et des coquilles (il compose 1 à 2 % du poids du corps humain d'un adulte). Le calcium joue également un rôle très important en physiologie cellulaire, tout en étant un poison cellulaire au-delà d'une certaine dose.
Protéine GLes sont une famille de protéines qui permettent le transfert d'informations à l'intérieur de la cellule. Elles participent ainsi à un mécanisme appelé transduction du signal. Cette protéine est appelée ainsi car elle utilise l'échange de GTP en GDP comme un « interrupteur moléculaire » pour déclencher ou inhiber des réactions biochimiques dans la cellule. La protéine G se lie au GTP et au GDP. Alfred G. Gilman et Martin Rodbell ont obtenu le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1994 pour sa découverte et leurs travaux sur les protéines G.
