Summary
Rat ventricular myocardial fibers and frog toe fast skeletal fibers were examined electron microscopically after Lanthanum nitrate impregnation or after phosphotungstic acid staining.
The Lanthanum nitrate was used as an extracellular tracer. In the myocardial tissue, it is possible to observe it in all the T system ramifications, while in the skeletal fibers, the glutaraldehyde fixative elicits the sealing of most tubules and prevents Lanthanum from penetrating into their lumen. In both cases, however, the Lanthanum diffusion stops at about 50 Å from the external plasma membrane layer.
The material stained with phosphotungstic acid, probably including polysaccharides and glycoproteins, is localized at the surface of both cell types examined here, even in the 50 Å space where Lanthanum does not penetrate. In the myocardial fibers, this material is also present in the whole T system, but in the skeletal fibers, on the contrary, it is present in the intermediate and terminal parts of the L system.
The diversity in localization and nature of the polyanions present in these both types of striated muscular tissue seems to be sufficient to explain some functional properties specific of each of them.
Résumé
Des fibres myocardiques ventriculaires de Rat et des fibres squelettiques rapides des orteils de Grenouille ont été examinées en microscopic électronique après imprégnation par le nitrate de Lanthane ou après traitement par l'acide phosphotungstique.
Le nitrate de Lanthane a été utilisé comme marqueur d'espace extracellulaire. Dans le tissu myocardique, it est possible de l'observer dans toutes les ramifications du système T, alors que dans les fibres squelettiques, le glutaraldehyde du mélange fixateur provoque l'obturation de la plupart des tubules et empêche sa pénétration dans leur lumière. Dans tous les cas, cependant, la diffusion du Lanthane s'arrête à 50 Å environ du feuillet externe des membranes plasmatiques ou tubulaires.
Le matériel mis en évidence par l'acide phosphotungstique, comportant vraisemblablement des polysaccharides et des glyco-protéines, est localisé à la périphérie de toutes les cellules examinées, y compris dans l'espace de 50 À où ne pénètre pas le Lanthane. Dans les fibres myocardiques, ce matériel est présent de plus dans l'ensemble du système T, mais dans les fibres squelettiques, par contre, il est présent dans les parties intermédiaires et terminales du système L.
Il semble que la diversité de localisation et de nature des polyanions présents dans ces deux types de fibres musculaires striées puisse suffire à rendre compte d'un certain nombre de propriétés spécifiques de chacun d'eux.
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Bibliographie
Ambrose, E. J.: Electrophoretic behaviour of cells. Progr. Biophys. Mol. Biol. 16, 241–265 (1966).
Benedetti, E. L., Emmelot, P.: Structure and function of plasma membrane isolated from liver. Ultrastructure of biological systems, the membranes, Dalton et Hagueneau ed., vol. 4. New York et Londres: Academic Press 1968.
Bianchi, C. P.: Pharmacology of excitation-contraction coupling in muscle. Introduction: statement of the problem. Fed. Proc. 28, 1624–1628 (1969).
Breemen, C., van, Weer, P. de: Lanthanum inhibition of 45 Ca efflux from the squid giant axon. Nature (Lond.) 226, 760–761 (1970).
Dougherty, W. J.: Ultrastructural localization of acid mucosubstances in skeletal muscle of rabbits, chickens and frogs. J. Cell Biol. 35, 34A (1967).
Eisenberg, R. S., Gage, P. W.: Prog skeletal muscle fibers: changes in electrical properties after disruption of transverse tubular system. Science 158, 1700–1701 (1967).
Eisenberg, R. S., Gage, P. W.: The surface and tubular membranes of frog sartorius muscle fibers: continuous membranes with apparently different properties. J. Cell Biol. 39, 39a (1968).
Fawcett, D. W., McNutt, N. S.: The ultrastructure of the cat myocardium. I. Ventricular papillary muscle. J. Cell Biol. 42, 1–45 (1969).
Forssmann, W. G., Matter, A., Dalrup, J., Girardier, L.: A study of the T system in the heart muscle by means of horseradish peroxydase tracing. J. Cell Biol. 39, 45a-46a (1968). (8th Annual Meeting of the American Society for Cell Biology.)
Gage, P. W., Eisenberg, R. S.: Action potentials, after potentials and excitation-contraction coupling in frog sartorius fibers without transverse tubules. J. gen. Physiol. 53, 298–310 (1969).
Girardier, L.: Flux ioniques transmembranaires et couplage électromécanique. Actes Soc. Helvet. Sci. Nat. 145, 180–184 (1965).
Goldstein, M. A.: A morphological and cytochemical study of sarcoplasmic reticulum and T system of fish extraocular muscle. Z. Zellforsch. 102, 31–39 (1969).
Hagiwara, S., Takahashi, K.: Surface density of calcium ions and calcium spikes in the barnacle muscle fiber membrane. J. gen. Physiol. 50, 583–601 (1967).
Huxley, H. E.: Evidence for continuity between the central elements of the triads and extracellular space in frog sartorius muscle. Nature (Lond.) 202, 1067–1071 (1964).
Ildefonse, M., Pager, J., Rougier, O.: Analyse des propriétés de rectification de la fibre musculaire squelettique rapide après traitement au glycérol. C.R. Acad. Sci. (Paris) 268, 2783–2786 (1969).
Imai, S., Takeda, K.: Calcium and contraction of heart and smooth muscle. Nature (Lond.) 213, 1044–1045 (1967).
Karnovsky, M. J.: A formaldehyde-glutaraldehyde fixative of high osmolality for use in electron microscopy. J. Cell Biol. 27, 137a-138a (1965).
Krolenko, S. A.: Effect of fluxes of sugars and mineral ions on the light microscopic structure of frog fast muscle fibers. Nature (Lond.) 229, 424–426 (1971).
Leduc, E. H., Bernhard, W.: Recent modifications of the glycolmethacrylate embedding procedure. J. Ultrastruct. Res. 19, 196–199 (1967).
Legato, M. J., Langer, G. A.: The subcellular localization of calcium ion in mammalian myocardium. J. Cell Biol. 41, 401–423 (1969).
—, Spiro, D., Langer, G. A.: Ultrastructural alterations produced in mammalian myocardium variation in perfusate ionic composition. J. Cell Biol. 37, 1–12 (1968).
Luft, J. H.: Improvement in epoxy resin embedding methods. J. biophys. biochem. Cytol. 9, 409–414 (1961).
Marinozzi, V.: Réaction de l'acide phosphotungstique avec la mucine et les glycoprotéines des plasmamembranes. J. Microscopie (Paris) 6, 68a-69a (1967).
McCallister, L. P., Hadek, R.: Transmission electron microscopy and stereo ultrastructure of the T system in frog skeletal muscle. J. Ultrastruct. Res. 33, 360–368 (1970).
Nayler, W. G.: Influx and efflux of calcium in the physiology of muscle contraction. Clin. Orthop. Rel. Res. 46, 157–182 (1966).
—, Chipperfield, D.: Effect of skeletal muscle potentiators on Ca++ in cardiac sarcoplasmic reticulum. Amer. J. Physiol. 217, 609–614 (1969).
Ohkuma, S., Furuhata, T.: Cation-exchange behaviour of M- and N-active sialoglycopeptides released by ficin from human erythrocytes. Proc. Japan Acad. 45, 966–970 (1969).
Page, E.: Correlations between electron microscopic and physiological observations in heart muscle. J. gen. Physiol. 51, 211s-220s (1968).
Page, S.: The organization of the sarcoplasmic reticulum in frog muscle. J. Physiol. (Lond.) 175, 10P (1964).
Peachey, L. D.: Sarcoplasmic reticulum and transverse tubules of the frog's sartorius. J. Cell Biol. 25, 209–231 (1965).
Rambourg, A.: Détection des glycoprotéines en microscopie électronique: coloration de la surface cellulaire et de l'appareil de Golgi par un mélange acide chromique-phosphotungstique. C. R. Acad. Sci. (Paris) 265, 1426–1428 (1967).
—: Localisation ultrastructurale et nature du matériel coloré au niveau de la surface cellulaire par le mélange chromique-phosphotungstique. J. Microscopie 8, 325–342 (1969).
Revel, J. P., Karnovsky, M. J.: Hexagonal array of subunits in intercellular junctions of the mouse heart and liver. J. Cell Biol. 33, C7 (1967).
Reynolds, E. S.: The use of lead citrate at high pH as an electron-opaque stain in electron microscopy. J. Cell Biol. 17, 208–212 (1963).
Sandow, A.: Skeletal muscle. Ann. Rev. Physiol. 32, 87–138 (1970).
Takeda, K., Oomura, Y.: Two component anomalous rectification in frog muscle fibers. Proc. Japan Acad. 45, 814–819 (1969).
Winegrad, S.: The intracellular site of calcium activation of contraction in frog skeletal muscle. J. gen. Physiol. 55, 77–88 (1970).
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Travail réalisé dans le cadre du programme de recherches de l'équipe associée au C.N.R.S. n∘ 111.
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Pager, J. Etude comparative de quelques propriétés physico-chimiques du système tubulaire transverse et du reticulum sarcoplasmique de deux types de fibres musculaires striées: la fibre squelettique rapide de la grenouille et la fibre myocardique ventriculaire du rat. Z. Zellforsch. 119, 227–243 (1971). https://doi.org/10.1007/BF00324523
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