Les muscles et la contraction musculaire.
Par Sylvain André
Que sont les muscles ?
Motricité => muscles striés squelettiques. (y compris ventilation pulmonaire)
Cœur : muscle strié cardiaque.

Motilité (digestive, bronchique…) => muscles lisses, muscles striés annulaires (sphincters).

Vasomotricité : muscles lisses vasculaires.
 

On s’intéresse avant tout aux muscles striés squelettiques ó motricité.

I) Anatomie et histologie comparées des muscles

I.1) Muscles striés et muscles lisses
Différences de caractéristiques et de propriétés :
Schémas au tableau. Myocyte lisse, myocyte squelettique, myocyte cardiaque.
Autre classification : muscles unitaires, muscles multi-unitaires, intermédiaires.
I.2) Organisation des muscles striés squelettiques
·Organisation : muscle, faisceau, myofibres (cellules), myofibrilles.
Planche(D’après Lodish et al, Molecular Cell Biology 3rd ed. (Scientific American Books)
·Différents types de myocytes :

I : petits diamètre ó force limitée, rouges (oxydatifs), lents. è peu fatigables, contraction longue durée.

II : gros diamètre ó + de force, blancs (fermentatifs), rapides => fatigabilité élevée, contraction limitée dans le temps.

I.3) Unité motrice et jonction neuro-musculaire
Introduit les notions : ensemble des myocytes contrôlés par un même motoneurone, synapse neuro-musculaire.
Schémas au tableau : unité motrice, puis jonction => Ca2+ suivi sur II).


Rôle du calcium dans la contraction musculaire

I.4) Composante sensorielle des muscles squelettiques
(rapidement): fuseaux neuro-musculaires et organes tendineux de Golgi.
Senseurs de la contraction / de l’étirement du muscle. => neurones sensoriels.
Planche : Fuseau neuro-musculaire. 
(D’après Jean-Pierre Roll, « Les muscles, organes de la perception, Pour La Science n°248.)

II) Mécanismes de la contraction musculaire

II.1) Aspects macroscopiques de la contraction musculaire
-Contraction isotonique / isométrique : à force ou à longueur constante. Certains muscles se contractent préférentiellement de façon isométrique (muscles posturaux).
-additivité de la contraction : éléments en « série » => additivité de la longueur, éléments en « parallèle » => additivité de la force.
II.2) « Moteur moléculaire » : données cytologiques
Actine-myosine, schéma simple à la main :
Sarcomère, strie Z, bande A.
(D’après Lodish et al, Molecular Cell Biology 3rd ed. (Scientific American Books)

II.3) Couplage excitation-contraction
Triades, réticulum sarcoplasmique. DHPR/RyR
Planche triade : (D’après Lodish et al, Molecular Cell Biology 3rd ed. (Scientific American Books)

 

Cascade d’événements PA => PAM => Cai => Actine/myosine => ATP => relâchement.

III)Mise en œuvre des muscles squelettiques et implications physiologiques

III.1) Pourquoi un muscle va-t-il se contracter ?
Introduction : mouvement volontaire / réflexe, muscles antagonistes, muscles posturaux.
Exemple du réflexe myotatique. Schéma au tableau.
Comparaison avec le cœur et/ou les muscles lisses. (unitaires / multi-unitaires)
ðvasomotricité, rythmicité cardiaque : des contractions indépendantes du système nerveux.

III.2) Physiologie de l’exercice musculaire
a) Sources d’énergie des muscles pour différents types d’efforts
100m : ATP / créatine phospate.
1000m : glucose circulant / glycogène musculaire.
semi-marathon : glycogène hépatique épuisé.

Marathon : utilisation des réserves adipeuses.

b) Adaptation à l’effort musculaire de l’ensemble du corps :

-redistribution de la masse sanguine

Muscles se contractent : augmentation du retour veineux.

Adaptations locales de la pression artérielle

-adaptations respiratoires

c) Dysfonctionnements physiologiques de la contraction :

Les courbatures : le muscle fait de la fermentation lactique (glucose => acide lactique + énergie). L’acide lactique s’accumule dans le liquide interstitiel autour du muscle et provoque des sensations douloureuses. La reprise d’activité musculaire avec ce muscle permet d’améliorer la circulation sanguine dans la zone, donc de mieux « laver » l’acide lactique et de faire disparaître les courbatures.

La crampe : Comme on l’a vu tout-à-l’heure, la contraction musculaire est un mécanisme simple qui ne nécessite pas d’énergie :

Activité électrique => ouverture des stocks de Ca2+ => augmentation du cai =>

-la protéine qui bloquait l’adhésion actine-myosine se déplace => adhésion

-la myosine change de conformation => CONTRACTION.

Par contre, la relaxation nécessite un apport d’énergie (ATP) qui prépare en même temps le muscle à la contraction suivante. L’ATP est un ion : ATP-, Mg2+.

è l’épuisement (manque d’ATP) ou le manque de magnésium empêchent donc le muscle de se relâcher => CRAMPE.

NB : c’est à peu près le même principe que celui de la rigor mortis ou raideur cadavérique.

Conclusion :

La contraction musculaire est à la base du mouvement chez les animaux supérieurs (invertébrés, vertébrés)
Les muscles sont les effecteurs terminaux des réponses motrices du système nerveux…
Ils sont également des organes sensoriels et permettent de contrôler leur propre fonctionnement.
Enfin ils sont plastiques : ils peuvent se développer suite à l’entraînement, peuvent se réparer et se renouveler (cellules souches).

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