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mardi 10 décembre 2013

Le tissu musculaire et le mécanisme de la contraction

Le tissu musculaire et le mécanisme 
de la  contraction



Il existe trois types de tissu  musculaire : lisse, cardiaque et squelettique. 
Chaque type est caractérisé par une structure, une fonction et une localisation différentes. 
Les fonctions du muscle sont : 

• Le mouvement. Les mouvements du corps tels que la marche, la respiration, la parole 
ainsi que ceux qui sont associés à la digestion et aux flux liquidiens. 

• La production de la chaleur...


• La posture et le soutien du corps


La structure microscopique du muscle

Les cellules  musculaires qui ressemblent  à  de petits  filaments  sont  appelées  fibres 
musculaires. Chaque fibre squelettique est une cellule striée multinucléée contenant un grand 
nombre de  myofibrilles cylindriques qui  s'étendent sur toute  la  longueur  de  la  cellule. 
Chaque myofibrille est constituée de plus petites unités appelées myofilaments (ou filaments). 
Les myofilaments minces sont constitués essentiellement d'une protéine contractile, l'actine, 
et les myofilaments épais d'une autre protéine contractile, la myosine


La structure des myofilaments


Les filaments épais. 

En forme de club de golf , chaque molécule de myosine est constituée d'un long segment tubulaire et 
d'une tête globulaire, la tête de myosine ou pont d'union. La tête de myosine comporte un site de 
fixation de l'actine  et un site de fixation de l'ATPase. Les segments tubulaires sont accolés les uns aux 
autres, leur  tête  globulaire orientée vers l'extérieur,  et ils  constituent les  filaments épais qui 
s'étendent entre les filaments minces .



Les filaments minces

Ces filaments sont composés de protéines, l'actine, la tropomyosine et la troponime. Deux longs brins 
d'actine forment le  squelette des filaments minces. Les chaines longues  et fines de tropomyosine 
s'enroulent autour des brins d'actine et masquent les sites de fixation de la myosine sur l'actine. Des 
molécules de troponime relient la chaine de tropomyosine à l'hélice d'actine (figure 7.2). Dans les 
myofibrilles du muscle squelettique et du muscle cardiaque, les filaments minces et les filaments épais 
se chevauchent pour former un pattern particulier appelé sarcomère. Le sarcomère  est l'unité 

structurale et fonctionnelle d'une myofibrille




Les striations entrecroisées, que l'on observe dans le muscle squelettique et dans le muscle cardiaque, 
sont dues à ce pattern d'intercalations régulières des filaments épais et des filaments minces. Les 
bandes sombres qui contiennent les filaments épais sont les bandes A. Les bandes plus claires, bandes 
I, sont des régions qui contiennent uniquement des filaments minces. Au milieu des bandes I, se 
trouvent des zones plus foncées, les stries Z, qui sont les zones de jonction des sarcomères adjacents. 


La structure d'une fibre  (cellule) musculaire.

Le sarcolemme (membrane cellulaire) de la fibre musculaire délimite le sarcoplasme (cytoplasme). Le 
sarcoplasme est traversé par un réseau de saccules membranaires appelé réticulum sarcoplasmique 
(endoplasmique) qui s'organise en feuillets autour des myofibrilles. Les saccules longitudinaux du 
réticulum sarcoplasmique se terminent par des extensions en cul de sac, les citernes terminales. Les 
citernes terminales stockent des ions calcium ( CA2) et jouent un rôle important dans la régulation de 
la  contraction  musculaire. Les tubules  traverses  (tubules T) sont des prolongements internes  du 
sarcolemme qui s'étendent perpendiculairement au réticulum sarcoplasmique. Les tubules T passent 
par des segments adjacents des citernes terminales et pénètrent en profondeur dans la fibre musculaire 
permettant la conduction du potentiel jusqu'ai cœur de cette fibre. 

La contraction musculaire

Dans la théorie de la contraction par glissements des filaments, les myofilaments (minces et épais) des 
myofibrilles glissent les uns par rapport aux autres, ce qui provoque le raccourcissement de la fibre 
musculaire, avec un mouvement global du muscle de l'insertion vers l'origine. Le mécanisme qui 
provoque le glissement des myofilaments minces (d'actine) sur des myofilaments épais (de myosine) 
se déroule selon la séquence suivante : 

1 La stimulation transmise  par l'acétylcholine  à travers  la  jonction  neuromusculaire, initie  un 
potentiel d'action au niveau du sarcolemme de la fibre musculaire. Ce potentiel d'action se propage au 
niveau du sarcolemme et est transmis à l'intérieur de la fibre musculaire par les tubules T. 

2 Sous l'effet du potentiel d'action les citernes terminales déversent des ions calcium (Ca2+), dans l'environnement immédiat des myofibrilles. 

3 Les ions Ca2+, se fixent sur les  molécules de troponime associées aux molécules de tropomyosine 
sur les  filaments minces, ce qui modifie la  conformation tridimensionnelle  de la triponine. Cette 
modification provoque le déplacement de la tropomyosine et démasque les sites de fixation de l'actine 
sur la myosine. 

4 Les têtes  de  myosine (pont d'union) se lient  à l'actine.  Du fait de cette liaison,  la  tête  de 
myosine, dans une configuration  de  haute  énergie,  subit  un  changement  de  conformation  qui 
provoque son redressement .Le  filament  d'actine  est tiré  sur le  filament  de  myosine dans un 
mouvement appelé force de traction. 

5 Après la traction, la tête de myosine se détache de son site de fixation sur l'actine et de l'ATP se 
fixe sur la tête  de myosine. L'ATPase de la tête  de myosine hydrolyse l'ATP en ADP + énergie : 
l'énergie est utilisée pour rétablir une conformation de haute énergie de la tête de myosine. La tête de 
myosine peut ainsi se lier à un autre site de fixation de l'actine (s'il est exposé du fait de la préférence 
de calcium), ce qui produit une autre traction. 

6 La répétition de ces tractions  permet de tir er les  filaments minces. Ce glissement, selon un 
mécanisme de roue à rochet, qui implique l'interaction de nombreux sites de fixation de l'actine et de 
têtes de myosine, produit une unique contraction musculaire. 

7 Lorsque le potentiel d'action s'interrompt, le  calcium (Ca2+) du cytoplasme est ramené par 
transport actif dans les citernes terminales  du réticulum sarcoplasmique. En absence de calcium, la 
troponine reprend sa configuration initiale de sorte que la tropomyosine masque à nouveau les sites de 
fixation de la  myosine situés sur les filaments minces. Les filaments minces retournent à leur  état 
initial et le muscle se relâche. 


La jonction musculaire

La stimulation d'un neurone provoque la  contraction du muscle squelettique. L'espace 
compris entre la terminaison axonale d'un neurone moteur et la  fibre musculaire est appelé 
jonction neuromusculaire



Le potentiel d'action se propage le  long d'un neurone moteur jusqu'à  la terminaison 
axonale ou il  provoque un  influx  d'ions calcium. Les ions  calcium agissent sur  les 
vésicules synaptiques  qui  libèrent  l'acétylcholine  qui diffusent à travers  la  fente 
synaptique et se lie à des récepteurs spécifiques situés sur le sarcolemme . Le potentiel 
d'action se propage sur tout le sarcolemme et initie la séquence d'événements décrite cidessus. 


L'unité  motrice. 

L'ensemble formé par les ramifications d'un unique neurone moteur et par les fibres des 
muscles squelettiques qu'elles innervent, est appelé une unité motrice. Les grosses unités 
motrices sont constituées d'un grand nombre de fibres alors que les  petites unités en 
contiennent  un  nombre relativement  plus restreint.  La contraction  d'un  muscle 
squelettique met en jeu plusieurs unités motrices. Des mouvements précis et hautement 
coordonnés nécessitent peu d'unités motrices. Lorsqu'une force musculaire importante est 
requise, de nombreuses unités motrices sont mises en jeu.  La réponse de chacune des 
fibres d'une unité motrice à un stimulus électrique, comprend trois phases (figure 7,4) : 

1. La période de latence, entre le  moment de la stimulation et le début de la contraction. 

2. La période de contraction (ou durée de contraction), lorsque  le travail  musculaire est 
réalisé. 

3. La période de relâchement, ou de récupération de la  fibre musculaire.


 

Important. 

Les différents types de fibres musculaires squelettiques. 

Les fibres  à contraction  rapide : grosse fibres  contenant  de grandes quantités de 
glycogène ; peu de myoglobine (pigment qui fixe l'O2) ; voie anaérobie de production de l'ATP ; fibres fatigables ; forces et rapidité. 

Les fibres  à contraction  lente  : petites fibres  contenant peu de glycogène, riche en 
myoglobine ; voie aérobie de production de l'ATP ; résistantes à la fatigue, endurance. 

Les fibres intermédiaires : de taille  intermédiaire  ; quantité moyenne de myoglobine ; 
riches en myoglobine ; production d'TP par les deux types de voies, anaérobie et aérobie. 



Secousse musculaire, sommation et tétanos. 


Un seul potentiel d'action qui arrive au niveau des fibres musculaires d'une unité motrice 
provoque une contraction du muscle, rapide et de courte durée, appelée secousse musculaire 

Si une succession rapide de stimuli est appliqué au niveau des fibres de plusieurs unités 
motrices d'un muscle, une secousse musculaire n'est pas achevée avant que la suivante ne 
commence. 
Puisque le  muscle est déjà partiellement contracté lorsque la deuxième secousse musculaire 
débute, le raccourcissement du muscle au cours de la deuxième contraction sera légèrement 
plus important qu'il ne l'est lors d'une seule secousse musculaire. On appelle sommation ce 
léger  raccourcissement musculaire supplémentaire dû à la  succession rapide de deux ou 
plusieurs potentiels d'action. Pour des fréquences rapides de stimulation, l es secousses qui se 
chevauchent s'additionnent en une contraction unique, forte et soutenue, que l'on appelle un 
tétanos. 




La structure macroscopique du muscle. 

Le tissu  musculaire squelettique et le tissu  conjonctif associé sont organisés en faisceaux 
musculaires. Cette architecture  détermine  la  force  et  le  sens  de contraction  des fibres 
musculaires. On distingue les  fibres parallèles, convergentes, pennées (en forme de plumes) 
ou circulaires des sphincters. 

Les trois gaines de tissu conjonctif lâche de type fibreux que l'on trouve à différents niveaux 
du muscle permettent d'uniformiser la  force de contraction. L'endomésyum est le tissu 
conjonctif qui entoure chaque fibre musculaire. 

Le périmysium entoure plusieurs fibres musculaires pour constituer un faisceau. Un muscle 
est formé de nombreux faisceaux. Chaque muscle est enveloppé par l'épimysium. Ces trois 
tissus conjonctifs sont en continuité avec le tendon qui assure la fixation du muscle de l'os. 

Un muscle est attaché au squelette à deux niveaux. L'origine est le point d'attachement le 
moins mobile du muscle ; l'insertion est le point le plus mobile. L'origine est généralement en 
position proximale par rapport à l'articulation, et l'insertion en position distale



• SAVOIR. 

La différence entre les fibres musculaires, les myofibrilles et les myofilaments. 

Le mécanisme de contraction musculaire et l'importance des ions Ca2+et de l'ATP dans ce processus. 

L'organisation et le rôle des muscles squelettiques ; les unités motrices , les différents types 
de fibres , les différents types de contraction et la structure macroscopique des muscles.





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