Titine (protéine)
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La titine, ou connectine, est une protéine élastique impliquée dans le contrôle de l’assemblage des protéines sarcomériques et qui régule l’élasticité du sarcomère. Dans le muscle, elle est liée aux filaments épais (de myosine), et s'étend de la ligne Z de la bande I à la ligne M dans la bande H. Après la myosine et l’actine, la titine est la protéine la plus abondante dans le muscle strié, représentant quelque 10 % de la masse myofibrillaire. Chez l'être humain, elle est codée par le gène TTN, situé sur le chromosome 2, dans la bande 2q31, et comportant 363 exons<ref>Bang ML, Centner T, Fornoff F et al. The complete gene sequence of titin, expression of an unusual approximately 700-kDa titin isoform, and its interaction with obscurin identify a novel Z-line to I-band linking system, Circ Res, 2001;89:1065–1072</ref>.
Structure
Avec environ 30 000 acides aminés et une masse moléculaire de Modèle:Unité (une mole de cette molécule a donc une masse d'environ 3 000 kg), la titine est la plus grande protéine connue chez l'être humain. Une seule molécule de titine s’étend de la strie Z à la ligne M, ce qui représente près d'un demi-sarcomère, soit plus d’un micromètre de longueur. C'est le même ordre de grandeur que la taille d'une bactérie.
Au niveau de la bande A, la titine est principalement composée de structures répétitives de domaines similaires à l'immunoglobuline et la fibronectine 3. Elle possède de multiples sites de fixation avec la myosine, la protéine C ou l’AMP désaminase.
Au niveau de la bande I, la titine est liée à la calpaïne 3, enzyme protéolytique calcium-dépendante endogène responsable de la dégradation de la structure contractile du muscle.
Au niveau de la strie Z, l'association de la titine avec l’actine garantit le maintien de l’assemblage myofibrillaire au cours du travail musculaire.
Fonctions physiologiques
La titine est le principal constituant des filaments longitudinaux qui assurent le maintien de l’architecture myofibrillaire. C'est la coordination de l'action de la titine et de la téléthonine qui permet la stabilité (équilibre dynamique) des muscles. La titine contrôle l’intégrité et assure la stabilité mécanique du sarcomère grâce à sa fixation et aux interactions avec plusieurs protéines musculaires, dont :
Lors du travail musculaire, le déploiement de la titine génère une force capable de s’opposer à la tension d’étirement du sarcomère : pendant la contraction d'un muscle strié, la tension active provient de l'action des filaments minces d'actine sur les filaments épais de myosine et la tension passive résulte de l'extension de la titine<ref>Granzier HL, Labeit S, The giant protein titin: a major player in myocardial mechanics, signaling, and disease, Circ Res, 2004;94:284–295</ref>. Les deux protéines sont très solidement liées à échelles nanométrique mais uniquement dans l'axe de la fibre musculaire<ref>Dépêche idw, communiqué de presse de l'Université technique de Munich - 20/07/2009, reprise par ADIT- BE Allemagne 447 du 2009/07/30</ref>.
La titine aurait un rôle important dans la myofibrillogenèse.
La titine s'exprimerait aussi dans les chromosomes, permettant leur condensation lors de la mitose.
Maladies
La titine est indispensable à la viabilité du sarcomère et sa dégradation affaiblit le muscle.
- Des mutations du gène de la titine sont responsables de cardiomyopathies dilatées<ref>Itoh-Satoh M, Hayashi T, Nishi H et al. Titin mutations as the molecular basis for dilated cardiomyopathy, Biochem Biophys Res Commun, 2002;291:385–393</ref> ou hypertrophique<ref>Satoh M, Takahashi M, Sakamoto T et al. Structural analysis of the titin gene in hypertrophic cardiomyopathy: identification of a novel disease gene, Biochem Biophys Res Commun, 1999;262:411–417</ref>ainsi que de dysplasies ventriculaires droites arythmogènes<ref>Taylor M, Graw S, Sinagra G et al. Genetic variation in titin in arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy–overlap Syndromes, Circulation, 2011;124:876-885</ref> et de dystrophies musculaires<ref>Hackman P, Vihola A, Haravuori H et al. Tibial muscular dystrophy is a titinopathy caused by mutations in TTN, the gene encoding the giant skeletal-muscle protein titin, Am J Hum Genet, 2002;71:492–500</ref>, sévères dans le cas des homozygotes.
Chez les personnes souffrant de bronchopneumopathie chronique obstructive, l'expression de la titine est modifiée, de telle sorte que la contractilité des fibres musculaires du diaphragme est altérée.
Nanotechnologies
La nanotechnologie s'intéresse aux propriétés des protéines des muscles pour d'éventuelles applications en biomimétique (nanorobots, muscles artificiels).
