Physiologie générale (animale et humaine) PDF

11/09/2024 1ème année Physiologie générale (animale et humaine) José M Rodriguez ( +33 (0)3.44.06.25.4...

11/09/2024 1ème année Physiologie générale (animale et humaine) José M Rodriguez ( +33 (0)3.44.06.25.45) ( [email protected]) 1 1 Planning du cours – partie physiologie animale et humaine  21h de CM Séances CM 1 : Introduction – Histologie (MP) CM 2 : Système musculaire I (JR) CM 3 : Système musculaire II (JR) CM 4 : Système osseux (JR) Maxime José Camille CM 5 : Système respiratoire (MP) PEROT RODRIGUEZ GAUTIER CM 6: Système cardiovasculaire I (JR) (MP) (JR) (CG) CM 7: Système cardiovasculaire II (JR) CM 8 : Système urogénital (CG) CM 9 : Système nerveux I (JR) CM 10 : Système nerveux II (JR) CM 11 : Système endocrinien I (CG) CM 12: Système endocrinien II (CG) CM 13: Système endocrinien III (CG) TP : TP physiologie (JR/CG) Examen de cette partie le Vendredi 6/12 Thierry Pour la partie végétale … AUSSENAC 2 2 1  11/09/2024 Plan :  Myocyte  Types de muscle : squelettique, lisse, cardiaque  Muscle squelettique  La contraction musculaire  Le couplage excitation – contraction  Relation tension – longueur du sarcomère  Métabolisme musculaire 3 3 Le Tissu Musculaire  40-50% de la masse corporelle totale.  Fonctions : Myocyte = cellule musculaire = fibre musculaire  Production des mouvements  Stabilisation des articulations et maintien de la posture  Stockage (nourriture, urine) et déplacement de substances dans l’organisme (sang)  Production de chaleur (thermogenèse)  Propriétés du tissu musculaire :  Excitabilité électrique (potentiel d’action)  Extensibilité (s’étirer sans déchirer)  Contractilité (contraction musculaire)  Elasticité (reprendre sa longueur) 4 4 2  11/09/2024 Le Tissu Musculaire  Types  Tissu musculaire squelettique Myocyte squelettique Volontaire : rattachés aux os (mouvements) 5 5 Le Muscle  Tissu musculaire squelettique Fibres musculaires squelettiques par microphotographie SEM 6 6 3  11/09/2024 Le Tissu Musculaire  Types  Tissu musculaire cardiaque Myocyte cardiaque Involontaire : paroi du cœur Disques intercalaires : desmosomes et (propulser le sang) Jonctions communicantes 7 7 Le Tissu Musculaire  Types  Tissu musculaire lisse Myocyte lisse Involontaire : parois des structures internes creuses (vaisseaux sanguins, voies respiratoires, l’estomac, l’intestin, la vésicule biliaire, la vessie, l’iris) 8 8 4  11/09/2024 Le Muscle  De tissu conjonctif fibreux (fascia) entoure, soutient et protège le tissu musculaire  Fascia Profond (maintient muscles des fonctions similaires): Epimysium (couche externe) Périmysium (entoure des groupes : Faisceaux) Endomysium (isole les myocytes) Myocyte 9 9 Le Muscle  L’apport sanguin et l’innervation Veine Artère  Capillaires : Apport en O2, glucose, acides gras, acides aminés Evacuation des déchets et chaleur 10 10 5  11/09/2024 Le Muscle  L’apport sanguin et l’innervation  Chaque myocyte en contact avec un ou plusieurs capillaires 11 11 Le Muscle Squelettique  Origine par fusion des cellules embryonnaires (myoblastes)  Nombre déterminé avant la naissance  Hypertrophie (taille) plutôt que hyperplasie (nb) Cellule satellite 12 12 6  11/09/2024 Le Sarcolemme et sarcoplasme  Sarcolemme : membrane plasmique du myocyte Tubules T (transverses) : invaginations du sarcolemme Tubule T Sarcolemme Tubules T :  Liquide interstitiel  Propagation des potentiels d’action  Apport en oxygène à la myoglobine 13 13 Le sarcoplasme  Sarcoplasme : cytoplasme du myocyte : Nombreux noyaux, glycogène, myoglobine (emmagasine l’O2), mitochondries (synthèse de l’ATP), réticulum sarcoplasmique & myofibrilles Sarcolemme Sarcoplasme Mitochondries Myofibrilles Noyaux Myofilaments Réticulum sarcoplasmique 14 14 7  11/09/2024 Le réticulum sarcoplasmique  Fonction principale : stock de Ca2+ Tubule T Sarcolemme Réticulum Citerne Triade sarcoplasmique sarcoplasmique Tubule T + 2 citernes sarcoplasmiques  Triades 15 15 Les myofibrilles  Eléments contractiles du muscle : toute la longueur du myocyte. Composées des myofilaments Myofilaments fins Myofilaments épais 16 16 8  11/09/2024 Les myofibrilles  Sarcomères : segment de myofibrille situé entre deux lignes Z Muscle Faisceaux de fibres musculaires Myocytes Myofibrilles Myofilaments fins Sarcomère (actine) et épais (myosine) 17 17 Les myofibrilles  Myofilaments épais : myosine (protéine motrice) Queue de la Site d’union à myosine Têtes l’actine Site de l’ATPase ATP Myosine En repos Myofilament épais (300 molécules de myosine) 18 18 9  11/09/2024 Les myofibrilles  Myofilaments fins : actine Avec un site d’union à Inhibition association Maintient en place la une tête de myosine actine-myosine tropomyosine (blocage) En repos 19 19 Les myofibrilles  Sarcomères : segment de myofibrille situé entre deux lignes Z Myofilaments fins Myofilaments épais 20 20 10  11/09/2024 Les myofibrilles  Sarcomères : organisation des myofilaments Myofilaments fins Myofilaments épais 21 21 La contraction musculaire : le couplage excitation - contraction  Le rôle du calcium :  Une diminution de Ca2+ (cytosol)  interruption de la contraction  Une augmentation de Ca2+ (cytosol)  déclenchement de la contraction Au repos :  Calcium emmagasinée dans le RS  Tropomyosine + Troponine  Masque sites de liaison myosine – actine  Sarcomère relâché 22 22 11  11/09/2024 La contraction musculaire : le couplage excitation - contraction  Le rôle du calcium : 23 23 La contraction musculaire : le cycle  Stimulus  libération ions Ca2+ du réticulum sarcoplasmique  troponine  complexes troponine – tropomyosine  sites d’union à l’actine libre 24 24 12  11/09/2024 La contraction musculaire : le couplage excitation - contraction  Le rôle du magnésium :  Compétition avec les sites de fixation du calcium dans la troponine  Nécessaire pour la relaxation musculaire Crampes musculaires 25 25 La contraction musculaire  Union actine – myosine  glissement des myofilaments vers la ligne M Zone I Zone A Zone H Ligne Z Ligne M  Raccourcissement des sarcomères  raccourcissement des myocytes  raccourcissement du muscle (contraction) 26 26 13  11/09/2024 La contraction musculaire : le cycle  Le cycle se répète lorsque l’ATPase hydrolyse une nouvelle molécule d’ATP  Ponts d’union continuent à pivoter  Têtes de myosine liées à l’actine et d’autres libérées  Un myofilament épais : 600 ponts d’union (5 fois par seconde et pont)  Rapproche des lignes Z et le sarcomère raccourcit.  Pas toujours un raccourcissement ! 27 27 La contraction musculaire : le couplage excitation - contraction  La contraction va commencer par un stimulus (potentiel d’action musculaire)  Excitation  Glissement des myofilaments  Contraction  Stimulus : motoneurone (fibre nerveuse)  Union fibre nerveuse – muscle (sarcolemme)  Libération des neurotransmetteur (acétylcholine)  Création d’un potentiel d’action (entrée de Na+)  Transmission du signal le long du sarcolemme 28 28 14  11/09/2024 La contraction musculaire : le couplage excitation - contraction  Phases du couplage excitation - contraction 29 29 La contraction musculaire : le couplage excitation - contraction  Phases du couplage excitation - contraction déclenchent la contraction 30 30 15  11/09/2024 La contraction musculaire : le couplage excitation - contraction  Phases du couplage excitation - contraction Potentiel d’action Réticulum Sarcoplasmique Ions Ca2+ ATP ADP p Cytosol du myocyte  Fonctionnement de la pompe calcique ATPase Diminution des ions Ca2+ dans le cytosol  sites de liaison de la myosine avec les complexes troponine-tropomyosine  relâchement du myocyte 31 31 La contraction musculaire : la relation tension - longueur Longueur optimale Sarcomère 32 32 16  11/09/2024 La contraction musculaire : applications La contraction du sarcomère  Contraction du muscle  Maintien de la posture  Réalisation des mouvements 33 33 La contraction musculaire : couplage flexion - extension 34 34 17  11/09/2024 Le métabolisme musculaire  Myocyte en repos : faible utilisation d’ATP  Myocyte en contraction : utilisation d’ATP à un rythme élevé (têtes de myofilaments de myosine, pompes calciques du RS, d’autres réactions). 3 moyens de produire de l’ATP: 1) Transformation de molécules de créatine phosphate (spécifique des myocytes) 2) Respiration cellulaire anaérobie 3) Respiration cellulaire aérobie 35 35 Le métabolisme musculaire  Activité musculaire  La créatine phosphate maximale de 15 s  Courir 100 m Créatine Créatine kinase Créatine kinase (mitochondriale) (myofibrilles) Au repos En contraction 36 36 18  11/09/2024 Le métabolisme musculaire  La créatine phosphate  Sources exogènes de créatine : lait, viande rouge et certains poissons.  Un adulte doit ingérer près de 2g de créatine quotidiennement  pertes créatinine (urine) L’ingestion de suppléments de créatine :  Amélioration de la performance (exercices intensifs).  Inhiber synthèse naturelle par l’organisme  Déshydratation et des troubles fonctionnels des reins (élimination des créatinine)  Plus de recherches nécessaires pour vérifier l’effet de ces produits à long terme et leur efficacité 37 37 Le métabolisme musculaire  La respiration cellulaire anaérobie  Processus après utilisation de la créatine phosphate si l’activité musculaire se prolonge  Réactions qui se déroulent en l’absence d’oxygène  Glucose catabolisé dans le cytosol pour produire de l’ATP rapidement  Activité musculaire maximale de 30-40 s  Courir 400 m 38 38 19  11/09/2024 Le métabolisme musculaire  La respiration cellulaire anaérobie Glycogène Glycogène musculaire Foie hépatique O2 Mitochondries Glycolyse (Resp. Aérobie) Glucose 2 Acide Sarcoplasme Pyruvique myocyte 2 ATP Fermentation lactique 2 Acide Lactique 39 39 Le métabolisme musculaire  La respiration cellulaire aérobie  Processus après utilisation de la créatine phosphate et la respiration anaérobie si l’activité musculaire se prolonge  Réactions qui se déroulent en présence d’oxygène  Glucose catabolisé pour produire de l’ATP (mitochondries) ACIDES AMINÉS 40 40 20  11/09/2024 Le métabolisme musculaire  La respiration cellulaire aérobie  Processus après utilisation de la créatine phosphate et la respiration anaérobie si l’activité musculaire se prolonge  Réactions qui se déroulent en présence d’oxygène  Glucose catabolisé pour produire de l’ATP (mitochondries) Acides gras Acides aminés (cellules adipeuses) (protéines) Acide pyruvique (glycolyse) Respiration cellulaire aérobie Oxygène : (mitochondries) Sang (hémoglobine) Glucose  36 ATP Myocytes Acide gras  100 ATP (myoglobine) 41 41 Le métabolisme musculaire  La respiration cellulaire aérobie  Processus après utilisation de la créatine phosphate et la respiration anaérobie si l’activité musculaire se prolonge  Réactions qui se déroulent en présence d’oxygène  Glucose catabolisé pour produire de l’ATP (mitochondries)  Activité musculaire de plus de 10 min (90% de l’énergie)  Marathon (près de 100%) 42 42 21  11/09/2024 La fatigue musculaire  Incapacité d’un muscle à maintenir une forte contraction après une activité prolongée  Fatigue centrale : au niveau du système nerveux central (signes de lassitude) Mécanismes précis de la fatigue musculaire ne sont pas encore tous connus :  Déficience dans la libération des ions Calcium du RS  Diminution du taux de créatine phosphate  Manque d’oxygène  Diminution du glycogène et d’autres nutriments  Accumulation d’acide lactique et d’ADP  Incapacité des potentiels d’action (acétylcholine) 43 43 Regardez les images des athlètes de 100m, 400m et du marathon Des différences ? 44 44 22  11/09/2024 Types de myocytes musculaires squelettiques  Selon le contenu en myoglobine (protéine rouge) :  Myocytes rouges : riches en myoglobine (viande brune des cuisses de poulet)  Myocytes blancs : peu de myoglobine (viande blanche de la poitrine de poulet)  Selon la vitesse de contraction – relâchement, type des réaction métaboliques (ATP), vitesse à se fatiguer :  Myocytes oxydatifs lents  Myocytes glycolytiques rapides  Myocytes oxydatifs-glycolytiques rapides 45 45 Types de myocytes musculaires squelettiques : Oxydatifs lents Oxydatifs- Glycolytiques rapides Glycolytiques rapides (type I) (type IIA) (type IIB) Taille Plus petit Moyen Plus grand Myoglobine Beaucoup Beaucoup Peu Capillaires Beaucoup Beaucoup Peu Production ATP Respiration Respiration cellulaire Respiration cellulaire cellulaire aérobie aérobie + anaérobie anaérobie (Glycolyse) ATPase (tête Rythme plutôt Rapide Plus rapide myosine) lent Cycle Lent Rapide Très rapide contraction Résistance Forte Relativement grande Peu fatigue Application Posture, Marche, sprint Lancer une balle, marathon soulever des poids, Muscles Cou, dos, jambes Epaules, bras Jambes / Bras 46 46 23  11/09/2024 Types de myocytes musculaires squelettiques : Fibres glycolytiques Type IIB Fibres oxydatives Type I plus développées plus développées 47 47 Le muscle cardiaque  La paroi du cœur (involontaire) 48 48 24  11/09/2024 Le muscle cardiaque  Sarcomère (identique au muscle squelettique)  Disques intercalaires (desmosomes et jonctions communicantes : transmission des potentiels d’action)  Forme cylindrique et ramifiée, et noyau centrale  Contraction de 10 à 15 fois plus longtemps que le squelettique  ions Ca2+ du RS ET du liquide interstitiel  Myocytes autorythmiques (respiration cellulaire aérobie) 49 49 Le muscle lisse  Muscle lisse (involontaire) :  Dépourvus de système de tubules T  Peu de RS pour le stock de Ca2+  cavéoles (invaginations du sarcolemme) 50 50 25  11/09/2024 Le muscle lisse  Muscle lisse (involontaire) : Myofilaments intermédiaires Myofilaments épais Myofilaments fins Corps dense  Il n’y a pas de chevauchement régulier des myofilaments  pas d’aspect strié (aspect lisse) 51 51 Le muscle lisse  Muscle lisse (involontaire) :  Viscéral ou Unitaire :  Reliés et Autorythmiques (jonctions communicantes)  Parois de artères, veines et d’organes creux (estomac, intestins, utérus, vessie)  Multiunitaire :  Myocytes individuels (sans jonctions communicantes)  Grandes artères, voies respiratoires, muscles iris, cristallin 52 52 26