Physiologie Motrice Cours UE2A PDF

Physiologie motrice PLAN COURS UE2A Rappels anatomiques 1- Tissu nerveux Neurophysiologie 2Physiologie sensitive Rappels anatomiques Motricité somatique et son contrôle Généralités sur les messages sensitifs Sensibilité somatique ou somesthésie Sensibilité sensorielle Neurophysiologie Muscles striés...

Physiologie motrice PLAN COURS UE2A Rappels anatomiques 1- Tissu nerveux Neurophysiologie 2Physiologie sensitive Rappels anatomiques Motricité somatique et son contrôle Généralités sur les messages sensitifs Sensibilité somatique ou somesthésie Sensibilité sensorielle Neurophysiologie Muscles striés squelettiques Rappels anatomiques Composantes du SNV 3- Système nerveux somatique 4- Système nerveux végétatif Contrôle central des fonctions végétatives Neurotransmission dans le SNV Principales composantes du système nerveux et leurs relations fonctionnelles SOMMAIRE Anatomie du muscle strié (Rappels) Muscles striés squelettiques Contraction musculaire Propriétés des muscles squelettiques 3- Système nerveux somatique Activité réflexe (Rappels) Éléments impliqués dans la motricité Motricité somatique et son contrôle Fonctionnement des corps striés Fonctionnement du cervelet Etude de la motricité somatique Motricité posturale Motricité volontaire I. LES MUSCLES STRIES SQUELETTIQUES A. L’anatomie du muscle strié 1. La structure générale du muscle strié 2. Les unités motrices 3. Les structures sensitives a. Les fuseaux neuromusculaires Travail personnel b. Les organes tendineux de Golgi 4. Les fibres musculaires squelettiques 5. Les myofibrilles B. La contraction musculaire 1. La formation des potentiels de plaque motrice 2. Le potentiel d’action musculaire 3. Le couplage excitation-contraction 4. Le raccourcissement des sarcomères 5 C. Les propriétés des muscles squelettiques 1. Les deux types principaux de fibres musculaires 2. Les propriétés fonctionnelles : les réponses contractiles a. Les secousses ou contractions musculaires b. La force de contraction musculaire c. La vitesse et la durée de la contraction musculaire 6 I. LES MUSCLES STRIES SQUELETTIQUES A. Structure et niveaux d’organisation d’un muscle squelettique 7 B. La contraction musculaire motoneurone ↓ influx nerveux ↓ fibre musculaire ↓ PA musculaire ↓ contraction = force pour assurer un mouvement ou résister à une charge  couplage excitation fibre musculaire / contraction fibre musculaire 8 1. La formation des potentiels de plaque motrice transmission de l’influx nerveux à la fibre musculaire / jonction neuromusculaire  PPM ou potentiel de plaque motrice  arrivée PA à la terminaison axonale d’un motoneurone  ouverture canaux Ca2+ V-D → entrée de Ca2+  migration, fusion et exocytose des vésicules synaptiques → libération d’acétylcholine (ACh)    diffusion ACh et liaison aux récepteurs canaux à ACh du sarcolemme   ouverture des récepteurs canaux à ACh → entrée de Na+ (> sortie K+) → dépolarisation locale = PPM ou potentiel de plaque motrice   9 2. Le potentiel d’action musculaire canaux voltage-dépendants Vm = seuil → création d’un potentiel d’action musculaire (PAM) propagation du PA avec dépolarisation du sarcolemme et des tubules T jusqu'aux deux extrémités de la fibre → contraction simultanée de l’ensemble de la fibre musculaire Dépolarisation locale : génération du PPM au sarcolemme 10 Génération et propagation du PAM Repolarisation 3. Le couplage excitation - contraction succession d’évènements par laquelle le PAM provoque le glissement des myofilaments PA  arrivée PAM dans transverses T (triades) les tubules  activation de canaux DHP (canaux  Canal DHP Canal Ryr Tubule T Ca2+  type L sensibles à la dihydropyridine) → changement de conformation (boucle cytoplasmique ↔ canaux Ca2+ à ryanodine du RS) → ouverture des canaux RyR → sortie de Ca2+ vers le cytosol a liaison Ca2+ / troponine C → éloignement de la tropomyosine du site de liaison actine-myosine  Liaison myosine / actine = formation des ponts d’union → début de la contraction b liaison Ca2+ / troponine C → levée d’inhibition de la troponine I sur l’ATPase des têtes de myosine → hydrolyse de l’ATP → énergie pour la contraction   11 Anatomie du muscle strié (Rappels) Contraction musculaire Muscles striés squelettiques Propriétés des muscles squelettiques 4. Le raccourcissement des sarcomères  variations de [Ca2+] du sarcoplasme → contraction, aucun échange de Ca2+ avec le milieu extérieur → contraction et relâchement quasi-instantanés  cycle des ponts d’union = série d’évènements → déplacement des filaments fins vers le centre du sarcomère arrêt du PAM → Ca2+ capté par le RS grâce aux pompes Ca2+-ATPase (SERCA) → ↓ [Ca2+] cytosolique → arrêt de la contraction et retour passif des filaments fins vers leur position de départ = relâchement 13 4. Le raccourcissement des sarcomères cycle des ponts d’union → glissement des filaments fins le long des filaments épais  raccourcissement du sarcomère (rapprochement des stries Z) sans faire varier la longueur des filaments 2 types de contraction en fonction de la force créée : ▪ contraction isotonique : force produite > force requise → diminution longueur du muscle et tension constante jusqu’à la fin de la contraction → mouvement ▪ contraction isométrique : force produite < force requise → augmentation de la tension jusqu'à son maximum et longueur du muscle fixe → force sans mouvement 14 Anatomie du muscle strié (Rappels) Contraction musculaire Muscles striés squelettiques Propriétés des muscles squelettiques C. Les propriétés des muscles squelettiques 1. Les deux types principaux de fibres musculaires fibres lentes de type I et fibres rapides de type II motoneurone → un seul type de fibres musculaires : unités motrices lentes ou rapides / différentes propriétés structurales et fonctionnelles 16 Fibres de type I Caractéristiques métaboliques Contraction Lente Activité ATPasique de la myosine Faible Endurance Résistante à la fatigue Métabolisme Oxydatif, aérobie Myoglobine Élevée (« rouges ») Réserve en glycogène Faible = fibres oxydatives à contraction lente Caractéristiques structurales Diamètre des fibres Petit (facilite apport O2, faible puissance) Mitochondries Nombreuses Capillaires sanguins Nombreux Motoneurones Petit diamètre Type d’activité Activité tonique quasipermanente → motricité statique posturale 17 Fibres de type II Caractéristiques métaboliques Contraction Rapide Activité ATPasique de la myosine Forte Endurance Facilement fatigables Métabolisme Glycolytique, anaérobie Myoglobine Faible (« blanches ») Réserve en glycogène Elevée = fibres glycolytiques à contraction rapide Caractéristiques structurales Diamètre des fibres Grand (forte puissance) Mitochondries Peu nombreuses Capillaires sanguins Peu nombreux Motoneurones Grand diamètre Type d’activité Activité phasique → motricité cinétique (fonction dynamique) 18 2. Les propriétés fonctionnelles : les réponses contractiles a. Les secousses ou contractions musculaires = réponses du muscle aux stimulations électriques transmises par les motoneurones  enregistrement des secousses à l’aide d’un myographe → tracé = myogramme 19 a. Les secousses ou contractions musculaires ▪ une stimulation unique supraliminaire → une seule contraction des fibres de l’unité motrice (loi du « tout ou rien ») avec : - une période de latence (1 à 10 ms) - une période de contraction (phase ascendante) - une période de relaxation ou relâchement (phase descendante) → notion de fatigue musculaire après stimulations répétées ↑ temps latence, ↓ amplitude de contraction et ↑ durée de relâchement 20 → existence d’une période réfractaire d’≈ 5 ms dans le muscle squelettique a. Les secousses ou contractions musculaires ▪ une 2ème stimulation supraliminaire → après la période réfractaire et avant la fin du relâchement : une 2ème contraction plus forte suite à une sommation temporelle (= une marche de Bowditch) ▪ des stimulations supraliminaires répétées → un tétanos imparfait si stimulations / pendant les périodes de relaxation → un tétanos parfait si stimulations / pendant les périodes de contraction : fusion des secousses et contraction en plateau  stimulations rapprochées → ↑progressive de la tension jusqu’à un maximum ↔ ↑ [Ca2+] cytoplasmique 21 b. La force de contraction musculaire dépend de 4 facteurs : - nombre de fibres musculaires en cours de contraction - taille relative des fibres - degré d’étirement du muscle - fréquence des stimulations nombre de fibres musculaires en cours de contraction -force de contraction ↔ nombre d’unités motrices se contractant simultanément = sommation spatiale → le seuil → le stimulus liminaire → le stimulus maximal 22 taille des fibres musculaires stimulées - processus précédemment décrit = phénomène de recrutement ↔ la taille des fibres musculaires Motoneurones de petite taille, activés en 1er (seuil bas) → force assez faible Motoneurones de grande taille, activés en dernier (seuil élevé) → force plus grande  adaptation de l’intensité de la tension musculaire aux mouvements à effectuer 23 degré d’étirement du muscle - stimulation d’un muscle : une tension ↔ longueur du muscle au moment de la stimulation - tension totale générée = tension active + tension passive ▪ tension active - fonction du nombre de ponts d’union entre actine et myosine donc de la longueur initiale du sarcomère → au repos : création du maximum de ponts d’union = force développée maximale ▪ tension passive = force générée par les filaments élastiques lors de l’allongement du muscle au-delà de sa longueur de repos - ↑ tension passive jusqu’à un max = max d’allongement du sarcomère sans rupture du cytosquelette 24 ▪ tension totale = somme tension active + tension passive → courbe en rouge : force générée plus importante lors de la stimulation du muscle au-delà de sa longueur au repos  avant un mouvement, étirement d’un muscle : ↑ tension des systèmes élastiques passifs et utilisation de l’énergie élastique → ↓ coût énergétique de la contraction musculaire (exemple : bénéfice de l’étirement musculaire dans le cyclisme) fréquence des stimulations nerveuses - force de contraction musculaire d’autant plus grande que la fréquence des stimulations est importante 25 c. La vitesse et la durée de la contraction musculaire elles dépendent : - du type de fibre musculaire I ou II à contraction lente ou rapide - de la charge - du recrutement ▪ rapidité d’un muscle ↔ surface relative occupée par les fibres dans une section transversale ▪ influence de la charge : vitesse et durée de la contraction ↓ quand la charge ↑ ▪ influence du recrutement : plus il y a d’unités motrices se contractant et plus les contractions sont rapides et prolongées 26 Anatomie du muscle strié (Rappels) Contraction musculaire Muscles striés squelettiques Propriétés des muscles squelettiques En conclusion : propriétés des muscles striés squelettiques  ↔ fonction du nombre de fibres de type I ou II → motricité posturale vs réalisation des mouvements rôle majeur des muscles striés squelettiques : la thermogénèse par le frisson thermique (85 % de la T° du corps et lutte contre le froid) 28