Constituants cellulaires
Cytosquelette : microfilaments d'actine
Protéines de stabilisation
Tropomyosine : fonctions

La tropomyosine joue un rôle essentiel dans la stabilisation et la spécialisation fonctionnelle des microfilaments d'actine.

• Dans les cellules non musculaires, elle protège les microfilaments d'actine contre l'action de la cofiline et d'autres protéines de remodelage tout en participant à l'organisation de populations de microfilaments présentant des propriétés fonctionnelles distinctes.
• Dans les muscles striés et lisses, elle régule les interactions entre l'actine et la myosine en contrôlant l'accessibilité des sites de liaison de la myosine sur l'actine et participe ainsi au mécanisme de la contraction musculaire.

Fonctions de la tropomyosine dans le cytosquelette

La spécificité fonctionnelle des différentes isoformes de tropomyosine résulte de leurs interactions avec les microfilaments d'actine, les protéines associées à l'actine (ABP ou Actin Binding Protein), et diverses myosines.

Dans les cellules non musculaires, ces interactions contribuent à la stabilisation, à l'organisation et à la spécialisation fonctionnelle de populations distinctes de microfilaments d'actine.

Stabilisation des microfilaments d'actine

Les tropomyosines stabilisent les microfilaments d'actine par plusieurs mécanismes.

1. Elles stabilisent directement les microfilaments d'actine en se fixant dans le sillon hélicoïdal du filament, ce qui limite son sectionnement et sa dépolymérisation.

2. Elles coopèrent notamment avec la caldesmone pour renforcer la stabilité des microfilaments.

• La caldesmone, colocalisée avec les tropomyosines dans les fibres de stress,, favorise la liaison de certaines isoformes de tropomyosine aux microfilaments d'actine de manière Ca²⁺/calmoduline dépendante (Characterization of 83-kilodalton nonmuscle caldesmon from cultured rat cells: stimulation of actin binding of nonmuscle tropomyosin and periodic localization along microfilaments like tropomyosin 1988
• Elle participe également, avec les tropomyosines, à l'inhibition de l'activité de sectionnement de la gelsoline (Tropomyosin and Gelsolin Cooperate in Controlling the Microfilament System 2002).

3. Elles limitent indirectement la fragmentation et la dépolymérisation des microfilaments d'actine en modulant l'activité de plusieurs protéines de sectionnement.

a. Les tropomyosines limitent généralement la fixation de la cofiline sur les microfilaments d'actine et réduisent ainsi leur sectionnement (Tropomyosin inhibits ADF/cofilin-dependent actin filament dynamics 2002),

• Toutefois, certaines isoformes peuvent coexister avec les protéines ADF/cofiline dans des populations spécialisées de microfilaments d'actine.
• Cette coexistence a notamment été observée dans les régions périphériques des cellules migratrices où les microfilaments subissent un remodelage permanent (Specification of Actin Filament Function and Molecular Composition by Tropomyosin Isoforms 2002).

b. L'inhibition de l'activité de sectionnement de la gelsoline dépend des isoformes de tropomyosine.

Les isoformes HMW sont les plus efficaces pour protéger les microfilaments d'actine de son action (Differential Modulation of Actin-severing Activity of Gelsolin by Multiple Isoforms of Cultured Rat Cell Tropomy 1989).

Spécialisation des populations de microfilaments d'actine

Les différentes isoformes de tropomyosine ne se limitent pas à stabiliser les microfilaments d'actine, mais participent à la constitution de populations distinctes de microfilaments présentant des propriétés spécifiques de stabilité, de dynamique et d'interactions avec les autres protéines du cytosquelette. (Tropomyosin – master regulator of actin filament function in the cytoskeleton 2015).

1. Les microfilaments riches en tropomyosines sont généralement associés à des réseaux linéaires stables assemblés par les formines.

• Après leur polymérisation, certaines isoformes de tropomyosine se fixent le long des nouveaux microfilaments et participent à leur maturation ainsi qu'à leur stabilisation.
• Cette coopération contribue notamment à la formation des fibres de stress et d'autres structures contractiles.

2. Les microfilaments riches en tropomyosines sont généralement exclus des réseaux ramifiés dépendants du complexe Arp2/3.

• Cette répartition différentielle est particulièrement visible dans les lamellipodes, où les réseaux d'actine responsables de la protrusion cellulaire contiennent peu ou pas de tropomyosines (Spatial regulation of actin dynamics: a tropomyosin-free, actin-rich compartment at the leading edge 2002).
• L'absence locale de certaines isoformes de tropomyosine favorise ainsi la formation de réseaux dynamiques impliqués dans la migration cellulaire, alors que leur présence est généralement associée à des microfilaments plus stables et moins ramifiés.

Interactions avec les myosines

Les différentes isoformes de tropomyosine contribuent au recrutement sélectif des myosines vers des populations distinctes de microfilaments d'actine.

1. Elles participent ainsi à la spécialisation fonctionnelle des réseaux d'actine et à la diversification de leurs propriétés mécaniques (Distinct actin–tropomyosin cofilament populations drive the functional diversification of cytoskeletal myosin motor complexes 2022).

• La tropomyosine peut recruter par exemple la myosine IIA, mais pas la myosine IIB dans les fibres de stress.
• Elle recrute les deux isoformes au bord de la cellule et principalement la myosine IIB dans les cônes de croissance neuronale (Specification of Actin Filament Function and Molecular Composition by Tropomyosin Isoforms 2002).

2. Selon les isoformes de tropomyosine présentes, une même population de microfilaments d'actine peut donc interagir préférentiellement avec certaines myosines et acquérir des propriétés fonctionnelles spécifiques.

Fonctions de la tropomyosine dans la contraction musculaire

Régulation de l'interaction actine-myosine

Dans les muscles striés et lisses, la tropomyosine s'étend sur sept monomères d'actine et se loge dans le sillon hélicoïdal formé par l'entrelacement des sous-unités d'actine G (Deciphering the design of the tropomyosin molecule 2001).

1. Les molécules de myosine interagissent avec l'actine mais également avec la tropomyosine, qui participe à l'organisation et à la régulation du filament mince (Structure of the Tropomyosin Overlap Complex from Chicken Smooth Muscle: Insight into the Diversity of N-Terminus Recognition 2011).

2. Le filament mince contient également le complexe troponine, principal complexe régulateur du filament mince qui, associée à la tropomyosine, contrôle l'interaction entre l'actine et la myosine en fonction de la concentration intracellulaire en Ca²⁺ (Troponin structure and function: a view of recent progress 2019).

a. La troponine est formée de 3 sous-unités (Troponin I – a comprehensive review of its function, structure, evolution, and role in muscle diseases 2025).

• La troponine-T (TnT) assure la liaison troponine-tropomyosine.
• La troponine-I (TnI) inhibe l'activité ATPasique de la myosine.
• La troponine-C (TnC), fixe le Ca²⁺ et induit un changement conformationnel du complexe troponine-tropomyosine qui lève l'inhibition exercée par la troponine I sur l'interaction actine-myosine.

Remarque : la troponine C possède quatre sites potentiels de liaison aux ions divalents, numérotés I à IV, mais dont les propriétés fonctionnelles diffèrent selon les isoformes, notamment dans le muscle cardiaque ( particularités du muscle cardique)

b. Il existe trois formes principales de la troponine I (muscle squelettique lent, muscle squelettique rapide et muscle cardiaque) ainsi que trois formes principales de la troponine T.

• 

De nombreuses isoformes supplémentaires peuvent être générées par épissage alternatif, en particulier pour la troponine T.

3. Au repos, la tropomyosine masque les sites de liaison de la myosine présents sur l'actine, empêchant ainsi la formation des ponts actine-myosine.

• Lors de l'arrivée d'un potentiel d'action, la concentration intracellulaire en Ca²⁺ augmente.
• Le Ca²⁺ se fixe alors sur la troponine C, ce qui entraîne un changement de conformation du complexe troponine-tropomyosine.
• La tropomyosine se déplace alors dans le sillon du filament mince d'actine et expose les sites de liaison de la myosine présents sur l'actine.
• Les têtes de myosine peuvent ainsi se fixer à l'actine et initier la contraction musculaire.

Régulation de la longueur des filaments fins

La tropomyosine participe à la régulation de la longueur des filaments fins dans le sarcomère par son interaction avec la tropomoduline (The Mechanisms of Thin Filament Assembly and Length Regulation in Muscles 2022).

1. La tropomoduline coiffe les extrémités pointues (-) des filaments d'actine par son domaine C-terminal et se lie à la tropomyosine par son domaine N-terminal (The shapes and sizes of two domains of tropomodulin, the P-end-capping protein of actin-tropomyosin 2001).

Cette interaction limite l'élongation et la dépolymérisation des filaments fins et contribue au maintien de leur longueur (Tropomodulins and Leiomodins: Actin Pointed End Caps and Nucleators in Muscles 2017).

2. Les interactions entre la tropomyosine et la tropomoduline participent ainsi au maintien d'une organisation correcte du sarcomère et au bon fonctionnement du muscle cardiaque.

Stabilisation des réseaux ramifiés d'actine par la cortactine