Physiologie du Système Musculaire Squelettique

Physiologie du Système Musculaire Squelettique

• La contraction musculaire est la base de tout mouvement.
• Le mouvement nécessite plusieurs systèmes de l'organisme.
• La fibre musculaire utilise l'ATP comme source d'énergie pour la contraction et la production de force.
• Il existe trois types de tissus musculaires : cardiaque, lisse et squelettique.
• Le muscle squelettique est le type impliqué dans les mouvements volontaires.
• Les muscles squelettiques sont attachés aux os par les tendons, et leur contraction entraine le mouvement des os.
• Les myofilaments sont la structure contractile des muscles, principalement composées de protéines.
• Les muscles squelettiques ont différentes qualités et appellations (ex. muscles volontaires, muscles striés).
• Les muscles squelettiques entreposent la plus grande réserve de protéines de l'organisme.
• Les fonctions principales du muscle squelettique incluent : le mouvement, le maintien de la posture, le soutien de la circulation sanguine veineuse au cœur, et la thermorégulation.
• Le muscle convertit l'énergie chimique (ATP) en énergie mécanique et thermique.
• Les caractéristiques du tissu musculaire incluent: la contractilité (capacité de raccourcissement), l'extensibilité (capacité de l'élongation), et l'élasticité (capacité de retrouver sa taille initiale).
• Le corps humain possède plus de 400 muscles, représentant 40-45% de la masse corporelle chez l'homme adulte et 23-25% chez la femme adulte.

Structure Interne du Muscle Squelettique

• Le muscle est entouré d'un épimysium.
• Les faisceaux de fibres sont délimités par le périmysium.
• Chaque fibre est entourée d'un endomysium.
• Ces tissus conjonctifs permettent la protection et la régulation des échanges (nutriments, déchets, etc.).
• L'endomysium, le périmysium et l'épimysium fusionnent pour former le tendon.
• Les vaisseaux sanguins, les nerfs et autres structures traversent le muscle à travers ce tissu conjonctif.

Structure Microscopique de la Fibre Musculaire

• Chaque fibre musculaire est constituée de multiples myofibrilles.
• Les myofibrilles sont composées de myofilaments.
• La fibre musculaire est en forme cylindrique.
• Sa membrane est appelée sarcolemme, qui contient plusieurs noyaux en dessous.
• Le sarcoplasme remplit l'intérieur et contient les organites, similaire au cytoplasme d'autres cellules (plus riche en glycogène et myoglobine).
• Le réticulum sarcoplasmique (SR) est crucial pour le stockage et la libération de calcium dans le muscle
• Les tubules T (tubules transverses) sont perpendiculaires au sarcolemme et flanquent le SR constituant ainsi la triade musculaire.

Organisation de la Fibre Musculaire

• Les myofibrilles occupent la majeure partie de la fibre musculaire.
• Elles sont composées de 2 types de myofilaments : épais (myosine) et fins (actine).
• L'organisation répétitive des myofilaments crée des stries, donnant l'aspect strié du muscle.
• L'unité répétitive de cette organisation est un sarcomère.
• La strie Z marque la limite du sarcomère, et contient les myofilaments fins des sarcomères adjacents.

Protéines Auxiliaires du Sarcomère

• La ligne M (myomécine): ancrage des filaments épais.
• La strie Z: ancrage des filaments fins.
• Desmine, vimentine: connexion entre filaments et éléments contractiles.
• Titine: protéine élastique maintien la structure.
• Nébuline: régulation de la taille du filament d'actine.

Les Filaments Épais

• Les filaments épais sont composés de myosine.
• Une molécule de myosine contient une queue (tronc) et deux têtes (globulaires).
• Les têtes s'étendent vers l'extérieur du filament où elles interagissent avec les myofilaments fins.
• Un site sur chaque tête est un site d'hydrolyse de l'ATP.

Les Filaments Fins

• Les filaments fins sont constitués d'actine.
• L'actine G polymérise en actine F, formant une double hélice.
• Tropomyosine: protéine qui masque le site actif de l'actine.
• Troponine : sous-unités (TnI, TnT, TnC) régulent la liaison myosine-actine et le site de fixation du calcium.

Couplage Excitation-Contraction

• Le couplage excitation-contraction permet la conversion du signal électrique en contraction musculaire.
• Il implique une propagation d'une onde de dépolarisation sur le sarcolemme, la libération de calcium du réticulum sarcoplasmique, et l'interaction myosine-actine.
• Le calcium intervient dans le couplage, déclenchant l'interaction entre les filaments myosine et actine, menant ainsi à la contraction.

Cycle de la Myosine

• La formation du pont actine-myosine: la tête de myosine activée se lie au site actif de l'actine.
• Le coup de rame: la tête de myosine bascule, déplaçant le filament d'actine.
• La dissociation du pont actine-myosine: une nouvelle molécule d'ATP se fixe à la tête de myosine, brisant son lien avec l'actine.

Relaxation Musculaire

• La relaxation musculaire commence lorsque l'impulsion nerveuse cesse, arrêtant le potentiel d'action dans l'unité motrice.
• Le retour du calcium dans le réticulum sarcoplasmique (via transport actif) est essentiel.
• La troponine repositionne la tropomyosine pour masquer les sites actifs de l'actine, empêchant ainsi la liaison myosine-actine.
• La contraction musculaire s’arrête.

Types de Fibres Musculaires

• Les fibres musculaires sont classifiées selon leurs propriétés contractiles (rapide ou lente) et métaboliques (oxydatives ou glycolytiques).
• Les fibres rapides(II) et lentes (I) sont innervées par différents types de motoneurones(a1,a2).
• Les fibres musculaires I sont davantage oxygénées (oxydatives), durables et employées pour des actions de longue durée comme le maintien de la posture.
• Les fibres II sont plus puissantes (glycolytiques), mais moins durables, et employées dans des activités intenses et brèves.

Les Unités Motrices

• Une unité motrice comprend un motoneurone et toutes les fibres musculaires qu'il innerve.
• Le recrutement des unités motrices est progressif avec une force accrue, engageant un plus grand nombre d'unités motrices.
• Le nombre de fibres par unité motrice varie en fonction de la tâche du muscle (ex. les muscles pour la précision des mouvements ont moins de fibres, tandis que les muscles pour le maintien de la posture utilisent plus de fibres).

Nomenclature et Caractéristiques des Fibres Musculaires

• Les fibres musculaires se distinguent selon leur composition, leur métabolisme et leurs propriétés contractiles.
• Les différentes isoformes de myosine aident au typage des fibres.
• Un tableau résume les principaux aspects structuraux, fonctionnels et métaboliques de chacun des types de fibres musculaires.
• La variation de la proportion des différents types de fibres est influencée par des facteurs génétiques et environnementaux.

Distribution des Différents Types de Fibre

• La proportion des fibres musculaires de type I et II varie entre les individus, selon leurs activités physiques habituelles.
• L'entraînement peut modifier la proportion de fibres musculaires de type I et II, mais ces changements sont limités.
• L'importance relative de la voie aérobie et anaérobie dans la production d'énergie varie en fonction de l’activité et de la fibre.

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