2.3.1. Evolution de la structure myofibrillaire :
Le changement physique le plus apparent lors de la transformation du muscle en viande est la rigidité des muscles lors de la phase de rigor mortis. Cette perte d’élasticité du muscle est due à l’attachement irréversible des protéines contractiles, suite à l’absence d’ATP nécessaire à leur séparation. Alors, les muscles se contractent et la longueur des sarcomères est raccourcie (Jeacocke, 1977 ; Lawrie et Ledward, 2006).
D’autres changements structuraux associés à l’attendrissage ont eu lieu sous l’action commune des diverses enzymes protéolytiques. Parmi ces changements : la séparation des sarcomères, la perte de la densité de la ligne Z et de la bande M, la perte de l’alignement transversal des stries Z et des autres structures sarcomériques et la fragmentation transversale des myofibrilles et leur fragilisation (Ouali, 1991 ; Ouali, 1992).
• Mécanismes enzymatiques :
Durant la phase de maturation, les protéines myofibrillaires, cytosquelettiques et, dans une moindre mesure, les collagènes du tissu conjonctif se dégradent, par l’action des systèmes enzymatiques, ayant pour résultat les changements structuraux cités auparavant. Ces enzymes clivent les liaisons peptidiques des protéines contractiles musculaires, conduisant ainsi à la désorganisation de la structure myofibrillaire et son affaiblissement, d’où la réduction de la dureté (Bowker et al., 2010 ; Ouali, 1992; Taylor et al., 1995).
Les protéases ou les systèmes protéolytiques identifiées dans le muscle comprennent : les calpaïnes, les cathepsines, les protéasomes, les métallopeptidases et les sérines peptidases
(Guillemin et al., 2009 ; Sentandreu et al., 2002)
Les calpaïnes :
Les calpaïnes sont des protéases à cystéine, calcium-dépendantes qui requirent des concentrations respectivement micro- et millimolaires de Ca2+. Il existe trois isoformes, au niveau musculaire : μ-calpaïne, mcalpaïne, et le calpaïne 3. Leur localisation subcellulaire possible est la ligne Z. Les μ-calpaïnes et mcalpaïnes contribuent à l’attendrissement de la viande par la rupture et la déstabilisation structurale, puis à la dégradation des myofibrilles, les calpaïnes 3 n’étant pas impliqués dans ce processus. Elles sont associés à leurs inhibiteurs : « Les calpastatines », qui, pour exercer leur fonction, nécessitent des
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concentrations de calcium proches ou inférieures à celles suffisantes pour activer les calpaïnes
(Bartoli et Richard, 2005 ; Baud et al., 2003 ; Geay et al., 2002 ; Kemp et al., 2010 ; Veiseth et al., 2004).
Les cathepsines :
Les cathepsines sont des protéases habituellement localisées dans les lysosomes et dans les cellules phagocytaires, mais ont également été trouvées dans le réticulum sarcoplasmique des cellules musculaires, la plupart du temps actives à pH acide. Elles forment un groupe complexe incluant des exo- et endopeptidases. Leur activité est contrôlée par le pH et leurs inhibiteurs spécifiques : les cystatines qui se trouvent au niveau du cytosol. Le rôle des cathepsines dans la mise en place de la tendreté est sujet à controverse. En effet, l’activité de ces enzymes ne permet pas d’expliquer la variabilité de la tendreté, contrairement à celle des calpaïnes. De plus, les cathepsines sont contenues dans les lysosomes et n’ont pas accès aux protéines myofibrillaires (Bowker et al., 2010 ; Guillemin et al., 2009 : Sentandreu et al., 2002).
Les protéasomes :
Ce sont des complexes protéolytiques, abondants dans le muscle : localisés dans le sarcoplasme, et actifs à pH élevé (7,0-8,0). Ils présentent le minimum d’activité à pH 5,5-5,0. Ils poursuivent la protéolyse des protéines partiellement dégradées par les calpaïnes pour le recyclage des acides aminés. Leur rôle majeur est la protéolyse non lysosomale, et sont également impliqués dans l’accélération de la dégradation du tissu musculaire lié à certaines maladies. Ce complexe protéolytique ATP-dépendant (26S) est constitué de sous unité catalytique (protéasome 20S), qui est libre ou associé à des sous unités régulatrices (protéasome 19S) et/ou activatrices (11S) (Bartoli et Richard, 2005 ; Bowker et al., 2010 ; Guillemin et al., 2009 ; Kemp et al., 2010 ; Sentandreu et al., 2002).
Les caspases :
Acronyme pour Cysteine ASPartyl peptidASES, elles appartiennent à la famille des cystéines peptidases et nécessitent la présence d’un résidu d’acide aspartique du côté C- terminal du point de clivage du substrat (Sentandreu et al., 2002). Elles sont synthétisées dans le cytosol des cellules sous forme de zymogènes. Les caspases sont impliqués dans la régulation de l’apoptose, selon leur rôle dans les voies apoptotiques, elles se distinguent en caspases initiatrices (8, 9, 10, 12), qui activent les caspases effectrices (3, 6, 7) responsables de la dégradation des protéines clés du cytosquelette : l’actine, la gelsoline et la spectrine
(Earnshaw et al., 1999 ; Geesink et Veiseth, 2009 ; Ouali et al., 2006) pouvant alors compromettre, de manière significative, la perméabilité de la membrane et également l'intégrité du cytosquelette durant les 4 premières heures de la proéolyse post mortem : un processus associé à l'attendrissement de la viande (Kemp et al., 2006 ; Kemp et Parr, 2012).
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Cependant, les caspases sont inhibées par les serpines (Serine Peptidase Inhibitors), qui est une famille inhibant les serines et cystéines peptidases, agissant comme inhibiteurs de l’apopotpse. La concentration de ces dernières dans le muscle s’est révélée être le meilleur prédicteur de la tendreté de la viande bovine (Zamora et al., 2005).
Les métallopeptidases:
Les MMP (Matrix Metalloproteinases) sont une famille de plus de dix endopeptidases différentes zinc-dépendantes, secrétés, par les fibroblastes et les cellules musculaires, dans l’espace extracellulaire sous forme de zymogènes inactifs. Activés par d’autres protéinases, ils sont impliqués dans l’embryogénèse normale, dans plusieurs pathologies, ainsi que la dégradation des protéines du cytosquelette reliant le sarcolemme à la matrice. Ces protéinases sont souvent divisées en plusieurs groupes dont les gélatinases et les collagénases, responsables donc, de la destruction du tissu conjonctif (Sentandreu et al., 2002).
2.3.2. Evolution de la structure collagénique :
Selon Ouali (1991), le collagène, constituant majeur du tissu conjonctif, ne subit pas de modifications importantes durant la maturation et sa concentration ainsi que son degré de réticulation vont définir une dureté de base. Plus la teneur en collagène est élevée et plus sa solubilité est faible, plus la viande est dure (Picard et al., 2010).