Premiers travauxEdit
La première protéine musculaire découverte est la myosine par un scientifique allemand Willy Kühne, qui l’a extraite et nommée en 1864. En 1939, une équipe de mari et femme russes Vladimir Alexandrovich Engelhardt et Militsa Nikolaevna Lyubimova ont découvert que la myosine avait une propriété enzymatique (appelée ATPase) qui peut décomposer l’ATP pour libérer de l’énergie. Albert Szent-Györgyi, un physiologiste hongrois, s’est intéressé à la physiologie musculaire après avoir remporté le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1937 pour ses travaux sur la vitamine C et l’acide fumarique. Il a démontré en 1942 que l’ATP était la source d’énergie de la contraction musculaire. Il a effectivement observé que les fibres musculaires contenant de la myosine B se raccourcissaient en présence d’ATP, mais pas celles contenant de la myosine A, expérience qu’il a décrite plus tard comme « peut-être le moment le plus excitant de ma vie. » Avec Brunó Ferenc Straub, il a rapidement découvert que la myosine B était associée à une autre protéine, qu’ils ont appelée actine, alors que la myosine A ne l’était pas. Straub a purifié l’actine en 1942, et Szent-Györgyi a purifié la myosine A en 1943. Il est apparu que la myosine B était une combinaison de la myosine A et de l’actine, de sorte que la myosine A a conservé son nom original, tandis que la myosine B a été renommée actomyosine. À la fin des années 1940, l’équipe de Szent-Györgyi avait postulé, preuves à l’appui, que la contraction de l’actomyosine était équivalente à la contraction du muscle dans son ensemble. Mais cette notion était généralement contestée, même par des lauréats du prix Nobel comme Otto Fritz Meyerhof et Archibald Hill, qui adhéraient au dogme dominant selon lequel la myosine était une protéine structurelle et non une enzyme fonctionnelle. Cependant, dans l’une de ses dernières contributions à la recherche sur les muscles, Szent-Györgyi a démontré que l’actomyosine entraînée par l’ATP était le principe de base de la contraction musculaire.
Edition Originale
Au moment où Hugh Huxley obtient son doctorat de l’Université de Cambridge en 1952 sur ses recherches sur la structure du muscle, Szent-Györgyi avait orienté sa carrière vers la recherche sur le cancer. Huxley est entré au laboratoire de Francis O. Schmitt au Massachusetts Institute of Technology avec une bourse post-doctorale en septembre 1952, où il a été rejoint par un autre post-doctorant anglais, Jean Hanson, en janvier 1953. Hanson avait obtenu un doctorat en structure musculaire au King’s College de Londres en 1951. Huxley avait utilisé la diffraction des rayons X pour supposer que les protéines musculaires, en particulier la myosine, forment des filaments structurés donnant naissance au sarcomère (un segment de fibre musculaire). Leur objectif principal était d’utiliser la microscopie électronique pour étudier les détails de ces filaments comme jamais auparavant. Ils ont rapidement découvert et confirmé la nature filamentaire des protéines musculaires. La myosine et l’actine forment des filaments superposés, les filaments de myosine constituant principalement la bande A (la région sombre d’un sarcomère), tandis que les filaments d’actine traversent à la fois les bandes A et I (région claire). Huxley a été le premier à suggérer la théorie des filaments coulissants en 1953, en déclarant :
« … f on postule que l’étirement du muscle a lieu, non pas par une extension des filaments, mais par un processus dans lequel les deux ensembles de filaments glissent l’un sur l’autre ; l’extensibilité sera alors inhibée si la myosine et l’actine sont liées entre elles. »
Plus tard, en 1996, Huxley regrette qu’il aurait dû inclure Hanson dans la formulation de sa théorie, car elle était basée sur leur travail collaboratif.
Andrew Huxley, qu’Alan Hodgkin décrivait comme un « magicien de l’appareil scientifique », venait de découvrir le mécanisme de transmission de l’influx nerveux (potentiel d’action) (pour lequel lui et Hodgkin ont plus tard obtenu le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1963) en 1949 en utilisant sa propre conception de pince de tension, et cherchait un associé capable de disséquer correctement les fibres musculaires. Sur la recommandation d’un ami proche, Robert Stämpfli, un médecin allemand, Rolf Niedergerke, le rejoint à l’université de Cambridge en 1952. Il s’est alors rendu compte que le microscope à contraste de phase utilisé traditionnellement n’était pas adapté aux structures fines des fibres musculaires, et a donc développé son propre microscope interférentiel. Entre mars 1953 et janvier 1954, ils effectuent leurs recherches. Huxley se souvient qu’à l’époque, la seule personne à avoir pensé aux filaments coulissants avant 1953 était Dorothy Hodgkin (plus tard lauréate du prix Nobel de chimie en 1964). Il passe l’été 1953 au Marine Biological Laboratory de Woods Hole, dans le Massachusetts, pour y utiliser le microscope électronique. Il y rencontre Hugh Huxley et Hanson, avec qui il partage des données et des informations sur leurs travaux. Ils se séparent avec un accord selon lequel ils resteront en contact et, lorsque leur objectif sera atteint, ils publieront ensemble, si jamais ils « parviennent à des conclusions similaires ».
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