Le processus de contraction des CMLs est principalement régulé par des stimulations mécaniques (étirement), chimiques et hormonales qui vont activer les protéines contractiles (actine et myosine) (Figure 6). Une modification du potentiel de membrane, provoquée par des potentiels d'action ou par l'activation de canaux ioniques sensibles à l’étirement dans la membrane plasmique, peut aussi déclencher des contractions. Afin que la contraction se produise, la kinase des chaînes légères de myosine (MLCK) doit phosphoryler la chaîne légère régulatrice de la myosine de 20 kDa (MLC20) sur la Sérine 19 provoquant un changement de conformation de la myosine qui adopte une forme plus allongée ce qui permet l'interaction moléculaire avec l'actine. Un filament épais de myosine peut être en contact avec six filaments fins d'actine. Ainsi, pendant toute la durée de la contraction, les filaments d'actine restent en contact avec le filament de myosine ce qui empêche tout glissement en arrière. La succession d’interactions actine-myosine entraîne un glissement des filaments d’actine par rapport à la myosine, ce qui génère une force aux extrémités de la cellule
musculaire. L'énergie provenant de l’hydrolyse de l'ATP par l’activité ATPasique intrinsèque de la myosine alimente le cycle des ponts d’union entre la myosine et l'actine nécessaire à la contraction. Ainsi, l'activité contractile du ML est déterminée principalement par l'état de phosphorylation de la MLC qui est un processus hautement régulé. La MLC20 est déphosphorylée par l'action de la phosphatase MLC20 (MLCP). Dans certaines CMLs, la phosphorylation de la MLC20 est maintenue à un niveau bas en l'absence de stimuli. Le phénomène qui en résulte est connu sous le nom de tonus myogénique dont l’intensité peut être variable.
Le mécanisme de contraction du ML décrit ci-dessus est, en ce qui concerne les partenaires mis en jeu et les différentes étapes, semblable à celui du muscle squelettique. Cependant, la contraction tonique du ML est dotée de propriétés uniques par sa durée et son intensité. Cette contraction peut être maintenue pendant des heures voire même des jours, et à titre de comparaison, est 30 fois plus longue que dans le muscle squelettique. Ces différences sont dues à la faible consommation énergétique de la contraction du ML (moins de 1 % de l’énergie dépensée par le muscle squelettique) provenant de la faible vitesse d’hydrolyse de l’ATP. La durée de contraction est prolongée alors que la concentration en Ca2+ intracellulaire et l’état de phosphorylation de la MLC diminuent pour atteindre des niveaux de base. Ce phénomène peut s’expliquer par l’état dit "verrouillé" (latch-state) et la formation de ponts "actine-myosine" alors que la myosine n’est plus phosphorylée. En effet, il semble que la déphosphorylation de la MLC soit associée à une formation plus lente des ponts entre l’actine et la myosine, une diminution des niveaux d’activité ATPase et un maintien de la force (Hai & Murphy, 1988; Hai & Murphy, 1989). Une seconde hypothèse est que la modulation conformationnelle des filaments du cytosquelette qui intervient lors de la contraction pourrait modifier les interactions protéine-protéine et notamment celle entre l’actine et la myosine (Woodrum & Brophy, 2001).
La phosphorylation réversible de MLC20 joue donc un rôle essentiel dans la régulation de la contraction du ML vasculaire.
31 actine myosine Réticulum sarcoplasmique péri-nucléaire corps denses ATP Filaments d’actine ADP+Pi myosine actine myosine Réticulum sarcoplasmique péri-nucléaire corps denses actine myosine Réticulum sarcoplasmique péri-nucléaire corps denses ATP Filaments d’actine ADP+Pi myosine ATP Filaments d’actine ADP+Pi myosine
Figure 6 : Représentation du mécanisme de contraction des CMLs.
La contraction du ML vasculaire est régie par les signaux calciques intracellulaires. Les stimulations contractiles déclenchent une élévation de la concentration en Ca2+ cytosolique par libération à partir des sites de stockage intracellulaires de Ca2+ ou par influx de Ca2+ du milieu extracellulaire. L'élévation de Ca2+ intracellulaire augmente sa liaison à la calmoduline, et ce complexe va alors activer la MLCK. Le ML tire son nom du fait qu’il ne présente pas de motif en bandes striées qui est caractéristique des muscles cardiaque et squelettique. De plus, le réticulum sarcoplasmique (RS) des CMLV est beaucoup moins développé que celui des cellules musculaires squelettiques ou cardiaques et du fait de l’absence de tubules transverses
le RS n’est pas aussi intimement associé au sarcolemme des CMLV ne permettant donc pas le couplage du potentiel d’action à la libération du calcium des stocks du RS. Néanmoins, la membrane des CML possède des structures spécialisées appelées cavéoles qui permettent des interactions entre le milieu extracellulaire et les voies de signalisation intracellulaire impliquées notamment dans la contraction. Il a été montré que les cavéoles peuvent être impliquées dans le contrôle local des dynamiques calciques tel que la génération d’étincelles calciques (sparks) par leur étroite localisation avec le RS sous-jacent (Lohn et al., 2000; Shmygol & Wray, 2004).
En plus de l’activation de la MLCK dépendante du Ca2+, il existe un second mécanisme de contraction, appelé sensibilisation de l’appareil contractile au Ca2+,qui permet de maintenir la MLC dans un état phosphorylé en l’absence d’augmentation de la concentration cytosolique de Ca2+ et ainsi de promouvoir la contraction.