Les muscles sont reliés aux tendons pour alimenter les mouvements des animaux tels que la course, nager ou voler. Les forces sont produites par les chaînes contractiles des protéines actine et myosine, qui tirent sur les connexions muscle-tendon appelées pièces jointes. Au cours du développement animal, ces attaches muscle-tendon doivent être établies de telle sorte qu'elles résistent à des forces mécaniques élevées pendant toute la vie de l'animal. Une équipe interdisciplinaire de chercheurs de Marseille (France), Munich et Münster (toutes deux en Allemagne) ont désormais pu quantifier les forces mécaniques transmises par une protéine d'attachement clé appelée Talin.

Les chercheurs ont utilisé les muscles de vol de la mouche des fruits Drosophila pour ces mesures de force moléculaire et ont découvert qu'une proportion étonnamment faible de molécules de Talin subit des forces détectables lors du développement des attaches muscle-tendon. Ils ont également découvert que les muscles gèrent les forces tissulaires croissantes en recrutant un nombre élevé de molécules de Talin dans les pièces jointes. Par ici, de nombreuses molécules de Talin peuvent partager dynamiquement les forces de pointe élevées produites lors des contractions musculaires, par exemple en volant. "Ce concept d'adaptation mécanique garantit que les connexions muscle-tendon peuvent durer toute la vie, " dit Sandra Lemke, un doctorat étudiant en biologie à l'Institut de biochimie Max Planck qui a réalisé la plupart des expériences. L'étude a été dirigée par le Dr Frank Schnorrer de l'Institut de biologie du développement de l'Université d'Aix-Marseille et le Prof. Dr Carsten Grashoff de l'Université de Münster. Ces nouveaux résultats ont été publiés dans la revue PLOS Biologie .

Les adhérences à base d'intégrine sont des structures de détection de force importantes des cellules animales pour ressentir et résister aux forces mécaniques. Les récepteurs d'intégrine sont un composant important de telles structures situées à la surface de la cellule, sondant l'environnement à l'extérieur de la cellule et se liant à une extrémité de Talin à l'intérieur de la cellule. L'autre extrémité de Talin se lie au cytosquelette contractile actine-myosine, Talin est donc idéalement situé pour traiter les forces moléculaires. Les chercheurs ont donc inséré un capteur de force fluorescente dans la protéine taline afin d'étudier les forces moléculaires à l'aide de méthodes de microscopie.

Des études antérieures du groupe de recherche dirigé par Carsten Grashoff à l'Institut de biologie cellulaire moléculaire de l'Université de Münster avaient déjà montré que 70 pour cent de toutes les molécules de Talin sont exposées à des forces élevées dans ce qu'on appelle des adhérences focales, lorsque les cellules sont placées sur des substrats en plastique dur ou en verre en laboratoire. Par conséquent, les résultats de cette nouvelle étude sont très surprenants :moins de 15 % des molécules de Talin ont « ressenti » des forces mesurables lors du développement d'attaches musculaires dans un organisme intact. Il est important de savoir qu'un muscle connecté aux cellules tendineuses se trouve dans un environnement beaucoup plus doux que les cellules d'une boîte en plastique dur en laboratoire. Encore, Les muscles en développement doivent anticiper les forces élevées générées lors des contractions musculaires à l'avenir chez la mouche adulte. Pour s'y préparer, les muscles recrutent de nombreuses molécules de Talin et d'Intégrine dans leurs adhérences cellulaires.

Les scientifiques ont réduit le nombre de molécules de taline présentes dans les muscles de vol des mouches des fruits à l'aide de méthodes de génétique moléculaire. Les mouches étaient encore capables de survivre après l'intervention, mais leurs connexions muscle-tendon se sont rompues lors des premières tentatives de vol, donc les mouches ne pouvaient plus voler. Ces résultats démontrent que les connexions entre les cellules doivent s'adapter dynamiquement aux besoins de chaque tissu pour assurer une fonction tout au long de la vie. À l'avenir, il sera passionnant d'explorer comment les signaux mécaniques parviennent au recrutement du nombre correct de molécules à l'emplacement approprié dans les cellules.