L'activité du muscle squeletique - Ts
Classe:
Terminale
Introduction
La réaction a un stimulus peut se traduire par un mouvement or les organes actifs du mouvement sont les muscles qui sont de deux types : les muscles lisses et les muscles stries. Parmi les muscles stries nous avons les muscles squelettiques.
Comment ces derniers réagissent - ils devant une excitation ?
Quelles sont les étapes de cette réaction ?
$\blacktriangleright\ $Phénomènes liés à l'activité musculaire
A. Quelques aspects de la contraction musculaire
Ce sont des phénomènes directement observables lors de la contraction musculaire. Les muscles squelettiques assurent deux fonctions essentielles : l'accomplissement des mouvements et le maintien de la posture ou des tonus musculaires. Ils sont sensibles aux influx nerveux qui provoquent leur contraction selon deux modalités :
$-\ $Lors d'un mouvement, on observe une contraction qui se manifeste par un raccourcissement avec tension constante il s'agit d'une contraction isotonique
$-\ $Concernant l'équilibre et la posture on observe une contraction musculaire sans variation de longueur, mais la tension musculaire augmente : on parle de contraction isométrique.
C. Étude expérimentale de la contraction
1. Montage expérimentale
L'appareil utilisée pour visualiser l'activité mécanique est appelée myographe. L'enregistrement est un myogramme. On peut obtenir plusieurs types de myogrammes.
D. Types de myogrammes
$\blacktriangleright\ $Réponse efficace et isole
Si on porte une excitation suffisante sur un muscle, on obtient une secousse musculaire élémentaire. Elle est dissymétrique (le temps de contraction est inférieur à celui du relâchement).
$-\ $Un temps de latence : qui sépare la stimulation du début de la réponse mécanique. Il est plus court lorsque le muscle est directement stimulé que par l'intermédiaire de son nerf.
$-\ $Une phase de contraction : qui correspond au raccourcissement du muscle.
$-\ $Une phase de relâchement : pendant laquelle le muscle reprend sa longueur initiale.
Remarque :
La forme de la secousse est indépendante de la nature de l'excitant et de son point d'application mais elle est dépendante de la température, du taux d'oxygène et de la fatigue.
$\blacktriangleright\ $Réponse à des stimulus d'intensité croissantes
En dessous du seuil, il y'a pas de réponse du muscle ; dès que le seuil atteint, l'amplitude de la contraction musculaire augmente au fur et à mesure que l'intensité s'accroit jusqu'à une valeur ou elle est max et constant : c'est le phénomène de recrutement.
$\blacktriangleright\ $Réponse à deux stimulations successives
$-\ $Lorsqu'on porte deux stimulations efficaces suffisamment espacés sur un muscle, on obtient deux secousses isolées et identiques.
$-\ $Lorsque la deuxième stimulation intervient durant la phase de relâchement de la première réponse, on obtient une fusion incomplète de deux secousses.
$-\ $Lorsque la deuxième stimulation intervient lors de la contraction, on obtient une fusion complète des deux secousses donnant en apparence une secousse unique, dans ce cas on obtient une augmentation de l'amplitude des secousses car les effets de deux stimulations s'ajoutent : c'est une sommation.
$\blacktriangleright\ $Réponse à plusieurs stimulations de fréquences élevée
Lorsque le muscle reçoit une excitation a fréquence basse, la fusion des courbes est incomplète et la réponse successive augmente d'amplitude jusqu'à un palier. Le résultat global présente un plateau sinueux : c'est le tétanos imparfait.
Dans les mêmes conditions, si on élevait la fréquence, les réponses élémentaires fusionnent complètement, par conséquent on obtient un plateau rectiligne : c'est le tétanos parfait.
L'augmentation d'amplitude correspond à la sommation de réponses. Dans le tétanos imparfait, la nouvelle stimulation arrive à la phase de relâchement de la précédente d'où la fusion incomplète. Dans le tétanos parfait, elle arrive à la phase de contraction d'où la fusion complète.
E. L'effet de la fatigue sur la contraction musculaire
La fatigue musculaire se traduit par un allongement du temps de latence, de la contraction et de la diminution d'amplitude. Elle s'explique par une accumulation d'acide lactique dans le muscle.
$CH_{3}-CHOH-COOH\ +\ O_{2}\ \rightarrow\ CO_{2}\ +\ H_{2}O\ +\ \text{energies}$
$C_{3}H_{6}O_{3}\ +\ 18/2O_{2}\ \rightarrow\ 3CO_{2}\ +\ 3H_{2}O\ +\ \text{énergie}$
a) Support anatomique de la contraction
1. Observation microscopique
Les muscles stries squelettiques constituent $30$ à $45\%$ de la masse totale de notre corps et sont de tailles variables. Le muscle strie squelettique comprend deux parties :
$-\ $une partie centrale contenant un pigment appelé myoglobine et élastique au touché : c'est le ventricule.
$-\ $Une partie placée aux extrémités d'un blanc nacrée qu'on appelle les tendons.
Le muscle représente une organisation identique à celle d'un nerf.
On distingue la présence de faisceaux de fibres musculaires, du tissu conjonctif présentant des vaisseaux sanguins et des terminaisons nerveuses.
b) Observation au microscope photonique
Une fibre musculaire est une cellule géante qui comprend deux parties :
$-\ $Un cytoplasme banal (sarcoplasme) c'est à dire non différencié dans lequel on observe de nombreux noyaux à la périphérie : c'est la raison pour laquelle une fibre musculaire est considérée comme syncytium (masse de cytoplasme avec plusieurs noyaux formés de la fusion de plusieurs cellules).
$-\ $Un cytoplasme différencié constitue par des éléments allonges appelé myofibrilles ou on observe des bandes sombres qui alternent avec des bandes claires. Chaque myofibrille est constituée d'une succession d'unités structurale appelé SARCOMERE dont les limites transversales correspondent aux stries $Z.$
$\blacktriangleright\ $L'observation au microscope électronique
Les bandes claires apparaissent constitues de filaments fins d'actine et les bandes sombres de filaments fins d'actine et épais de myosine. L'actine et la myosine sont des protéines. Dans chaque sarcomère, on observe que les filaments de myosines occupent la partie centrale et les filaments s'insèrent à la strie $Z$ en s'infiltrant entre les filaments de myosines. La partie de la bande sombre dépourvue d'actine est relativement claire et correspond à la zone $H.$ Dans le sarcoplasme on observe de nombreuses mitochondries. Une quantité importante de glycogène (polymère de glucose) et un réticulum endoplasmique très développé qui a la propriété d'absorber les ions $Ca^{2+}.$
F. Interprétation de la contraction
Lorsqu'on observe attentivement un sarcomère au repos et en contraction, on constate que la longueur du sarcomère diminue durant la contraction mais celle des filaments restent la même. Ceci est dû à un glissement des filaments d'actines le long des filaments de myosines. Il se produit un rapprochement des stries $Z$ par conséquent une diminution de longueur du sarcomère. La contraction est réalisée suite à un ensemble de processus comprenant :
$-\ $Une phase d'attachement caractérisée par la formation de ponts actine-myosine entre les deux types de filaments. Ces ponts sont stabilisés grâce aux ions $Ca^{2+}$ libres à partir du $REL$ dès l'arrivée de l'influx nerveux. Ainsi, c'est le calcium qui démasque les sites de fixation de la myosine sur l'actine.
$-\ $Une phase de glissement : $L'A.T.P$. se fixe sur la tête de myosine. Il est hydrolyse et liber de l'énergie grâce à laquelle le pont actine-myosine pivote et entraine les filaments d'actines vers le centre du sarcomère $($zone $Z).$
$-\ $Une phase de relâchement : c'est la rupture du pont actine-myosine, le retour des ions $Ca^{2+}$ dans la citerne du réticulum et surtout la régénération de $l'A.T.P.$
$\blacktriangleright\ $Les phénomènes électriques
G. Technique expérimentales et résultets
La technique est identique à celle utilisée lors de l'étude du tissu nerveux.
c. $P.R$ du muscle $(80\,mv)$
En plaçant l'une des électrodes réceptrices à la surface d'un muscle, l'autre sur une surface fraichement coupe, on peut enregistrer un $PR$ de l'ordre de $-80\,mv$ environ.
d. $P.A$ du muscle
Au cours de la contraction d'une fibre isolée on n'a pu recueillir les variations de ce potentiel musculaire qui dépasse $100\,mv$ dure $15\,ms.$
Il se produit intégralement pendant le temps de latence de la réponse du muscle (secousse) : on en déduit que les phénomènes électriques précèdent les phénomènes mécaniques
H. Chez le vivant
En employant des électrodes de grande surface placée directement sur la peau comme dans l'électroencéphalographie, on peut recueillir les phénomènes électriques produits par l'activité de l'ensemble du muscle.
$\blacktriangleright\ $Les phénomènes thermiques
Au cours de l'effort physique, la toc du corps augmente, l'organisme va réagir face cette augmentation de la température interne en augmentant les pertes calorifiques. Ainsi les mesures calorifiques montrent que la quantité de chaleur produite augmente avec l'activité. La production de chaleur par le muscle se repartie en plusieurs phases :
$-\ $Pendent la contraction, on parle de chaleur initiale subdivisée en chaleur de contraction, de maintien et de relâchement.
$-\ $Après la contraction, on parle de chaleur retardée plus difficile a évaluée car son intensité est plus faible et sa durée plus longue.
$\blacktriangleright\ $Les phénomènes chimiques
La contraction musculaire suppose une transformation d'énergie chimique fournie par $l'ATP$ en énergie mécanique. La pérennité des contractions pour un muscle dépend donc des possibilités de régénéré les molécules $d'ATP$ hydrolysées.
Comment cette énergie est-elle lors des contraction ?
Comment est-elle reconstituée pour les contractions ultérieurs ?*
$\surd\ $Utilisation de l'énergie $(ATP)$
$L'ATP$ est essentiellement utilisée lors de la phase de pivotement de l'actine sur les têtes de myosine. En effet le glissement consomme de l'énergie provenant de l'hydrolyse de $l'ATP$ sur les têtes de myosine.
$$ATP\ +\ H_{2}O\ \longrightarrow\ ADP\ +\ P\ +\ \text{énergie}$$
$\surd\ $Régénération de l'énergie $(ATP)$
Il existe deux vois métaboliques de reconstitution de $l'ATP$ :
a) Les voies rapides
Ce sont des voies alactiques qui produisent de faibles quantités $d'ATP$ à partir d'éléments issu de son utilisation mais aussi avec la phosphocréatine ou phosphagène : en présence de myokinase
$$2ADP\ \longrightarrow\ AMP\ +\ ATP$$
$$ADP\ +\ \text{créatine}\longrightarrow\ \text{créatine}\ +\ ATP$$
b) Les voies lentes
Sont celles qui produisent de grandes quantités $d'ATP$ mais nécessite un métabolisme lent. Le glucose provenant du sang ou de l'hydrolyse du glycogène musculaire subis une transformation pour donner de l'acide pyruvique :
$-\ $s'il y'a suffisamment $O_{2}$, la respiration permette d'obtenir $36ATP$ par chaque molécule d'acide pyruvique. Cette voie est aussi alactique et se réalise dans la mitochondrie.
$$C_{6}H_{12}O_{6}\ +\ 602\ \longrightarrow\ 6CO_{2}\ +\ 6H_{2}O\ +\ ATP$$
$-\ $S'il y a déficit d'oxygène, on constate une fermentation produisant de l'acide lactique et $d'ATP.$
$$C_{6}H_{12}O_{6}\ \longrightarrow\ 2CH_{3}-CHOH-COOH\ +\ ATP$$
II. Notion d'unité motrice
$\blacktriangleright\ $Définition
La plaque motrice est le ″ contact ″ (contiguïté) entre une ramification du motoneurone et une fibre musculaire. L'ensemble des motoneurones et les différentes fibres qu'ils commandent forment une unité motrice. Toutes les fibres musculaires d'une unité motrice se contractent en même temps. Dans une plaque motrice, la membrane de la fibre motrice représente de nombreux replis appelé appareil sous neurale.
$\blacktriangleright\ $Fonctionnement de la plaque motrice
Le fonctionnement de la plaque motrice est à médiateur chimique. Il est identique à celle d'une synapse neuronale. Cependant, il peut être perturbe par certaines molécules comme le curare. Ce dernier se fixe sur le site récepteur de l'acétylcholine et provoque la paralysie du muscle.
Auteur:
Daouda Tine
Commentaires
papa woury sall (non vérifié)
dim, 01/24/2021 - 21:33
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Thiam Sadikh (non vérifié)
dim, 01/23/2022 - 23:27
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Thiam Sadikh (non vérifié)
dim, 01/23/2022 - 23:29
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