contraction musculaire

La contraction du muscle

 

Rappel

La fibre musculaire squelettique ne peut déclencher des mécanismes de contraction qu’après en avoir reçu d’ordre (excitabilité)

2 manières de transmettre des informations (voir cours cellule)

 

  • La voie chimique

Substance produites par des glandes endocines

Véhiculées par le sang jusqu’aux organes de destinations : les hormones

 

  • La voie nerveuse

Courant électrique qui se déplace au niveau de la membrane des fibres nerveuses et des fibres musculaires : l’influx nerveux

 

Structures du sarcolemme

 

Principalement d’une double couche de phosphate

            Acide gras orientés les uns vers les autres

            Choline en contact avec les milieux intra et extracellulaire.

 

De protéines avec plusieurs dispositions

Canaux (transports membranaires)

            A l’intérieur de la double couche

            Faisant saillie vers l’intérieur ou vers l’extérieur

            Traversant de part en part

 

La plaque motrice

 

4

 

 

1

 

 

2

 

 

Influx nerveux

 

  1. issu du système nerveux
  2. chemine le long des fibres nerveuses jusqu’à la jonction neuromusculaire (plaque motrice)
  3. provoque la transmission par un neurotransmetteur
  4. ce courant électrique est crée au niveau du sarcolemme.

 

Transmission de l’influx

Définition du potentiel de membrane

Présence d’éléments à charge électrique de part et d’autre de la membrane.

L’ensemble détermine une résultante de charge.

Si R (int) = R (ext), situation électriquement neutre.

R (int) < R (ext), il existe une différence de potentiel.

Si plus de charge positives à l’extérieur qu’à l’intérieur.

On dit que la membrane est positive à l’extérieur

                                            Négative à l’intérieur

 


Potentiel de repos

Pour la fibre musculaire la différence de potentiel voisine –60mV.

Situation non figée.

Barrière de sarcolemme franchissable dans certaines conditions.

 

Résulte d’un équilibre entre 2 mécanismes

-         les canaux de fuite

-         la pompe à sodium

 

Ø  Canaux de fuite

 

 

 

 

Dans la sarcolemme sont disposées de nombreuses protéines transmembranaires.

 

Certaines présentent un passage spécifique appelé canal de fuite

 

  +

 

 

 

 

 +

 

Les ions s’y déplacent selon le gradient de concentration (zone de concentration élevée vers zones de faible concentration)

 

 

 +

 

Le potassium (K+) à naturellement tendance à quitter la cellule, le sodium (Na+) à y pénétrer mais en quantité faible.

 

   +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il sort donc plus d’ions positifs (K+) qu’il ne rentre d’ions positifs (Na+).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Déficit d’ions positifs sur la face interne de la membrane.

Cela est à l’origine du potentiel membranaire de repos.

Si ce mécanisme perdurait, cette différence de potentiel s’accentuerait.

Pour maintenir un état stable, le mécanisme de la pompe à sodium ou pompe (NA-K) va permettre un passage inverse des ions en opposition au gradient de concentration (mécanisme actif).

 

Ø  Pompe à sodium

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La protéine va fixer 3 ions potassium dans le milieu interstitiel et 2 sodiums intracellulaires.

Elle va capter un ATP.

 

L’énergie libérée par la dégradation d’un ATP permet :

-         la modification de la protéine

-         la libération du sodium dans le milieu interstitiel et du potassium dans la cellule.

 

En résumé : état d’équilibre entre 2 mécanismes, voisins de -60mV.

 

 

 

 

 

 

Passif                                                                               Actifs

Canaux de fuite                                                                Pompe NA-K

Respect du gradient de concentration                          Opposé au gradient de concentration

                                                                         Nécessite de l’énergie (ATP)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Potentiel d’action

 

 

Arrivée de l’influx nerveux au niveau de la plaque motrice.

Libération d’acétylcholine (neurotransmetteur)

Ouverture de CANAUX VOLTAGE DEPENDANT au Na+   (canaux sélectif protéiques) à proximité.

Entrée importante de charges positives

 

 

 

 

 

 

 

Dépolarisation ou inversion du potentiel de la membrane.

Il atteint +30mV.

La membrane devient négative à l’extérieur et positive à l’intérieur.

 

 

 

 

 

 

 

Ouverture des canaux voltage dépendant K+ et sortie importante de K+

C’est la phase de repolarisation

A la fin de la repolarisation une phase brève d’hyperpolarisation

 

 

 

 

 

 

 

 

Retour au potentiel de repos

Mais avec des concentrations de sodium et de potassium de part et d’autre de la membrane différente

Les mécanismes de pompe à NA-K se chargent de ramasser la répartition des ions Na+ et K+ aux valeurs de repos

 

 

Courbe de l’activité électrique

 

 

 

 

Le cheminement de l’influx

 

Ext   +   +   +   +   +   +   +   +   +   +   +

 

 

 

 

Int    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -

 

Potentiel d’action est transitoire

Disparaît lors de la phase de repolarisation

 

La dépolarisation d’une zone provoque l’ouverture des CVD avoisinants

Le mécanisme se reproduit et l’influx nerveux peut se propager

 

 

Au niveau du sarcomère

Les 5 phases de la contraction

  1. le repos
  2. le couplage
  3. la contraction
  4. la réactivation
  5. le relâchement

 

 

 

 

Au repos

 

            Actine

 

 

 

Le Ca++ est dans les sacs latéraux.

Le complexe troponine-tropomyosine masque le site de liaison sur le filament fin d’actine.

 

Il n’y a pas de contact possible entre : - la tête de myosine

                                                             - le filament fin d’actine

 

 

 

 

 

 

Arrivée de l’influx

La dépolarisation  progresse le long de la membrane, vers l’intérieur par les tubules en T.

Au contact des sacs latéraux, libération des ions Ca++ qui se retrouvent dans le sarcoplasme.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le couplage

Les ions Ca++ libérés vont se combiner ac la troponine C (comme Calcium).

Il va y avoir une modification de la structure générale du complexe troponine.

La troponine va être déplacée (troponine T).

Libération du site de liaison.

La tête de myosine va venir se fixer sur le site d’union.

Il y a le couplage ou constitution d’un pont d’union ou d’acto-myosine.

 

 

 

 

 

La contraction

Contact entre la tête de myosine et le site de liaison d’actine

Le site ATPasique de la tête de myosine entre en contact ac une molécule d’ATP.

 

Dégradation de l’ATP ac libération d’énergie :

 

 

 

 

 

 

L’énergie libérée (explosion) va permettre le pivotement de la tête de myosine vers le centre du sarcomère (45°).

Les 2 stries Z se rapprochent.

Le sarcomère diminue très fortement de longueur.

 

 

 

 

La réactivation

La dégradation d’un autre ATP permet la rupture d’un pont d’union.

Si absence d’ATP => pas de réactivation (mort cellulaire et rigidité cadavérique).

 

La tête de myosine se repositionne vers l’extrémité du sarcomère.

Si l’influx nerveux perdure, alors reconstitution d’un pont d’union plus loin.

 

Chaque molécule de myosine est ainsi capable de constituer puis de rompre un grd nombre de ponts en une seconde afin d’obtenir une diminution substantielle de la longueur du sarcomère.

 

 

Le relâchement

L’influx nerveux cesse.

La membrane retrouve sa position de repos (négative à l’intérieur et positive à l’extérieur).

 

Les ions CA++ se désolidarisent de la troponine C, sont repompés dans les sacs latéraux.

La troponine I inhibe l’action du site ATPasique= plus de dégradation de l’ATP.

 

La complexe troponine-tropomyosine reprend sa configuration normale de repos, masquant les sites de liaisons.

 

Tout couplage étant rendu impossible, le sarcomère subit la tension aux extrémités provoquées par la contraction et naturellement reprend sa position de repos.

 

Au niveau de la fibre

Loi du tout ou rien 

Les fibres musculaires innervées par la mm fibre nerveuse (unité motrice) obéissent à la loi du tout ou rien.

L’arrivée de la stimulation provoque une réponse maximale de l’ensemble des fibres musculaires de l’UM.

 

Tension

 

 

 

 

 

La réponse n’est pas immédiate. Il existe un tps de latence.

 

On appelle cette réponse brève, la secousse.

Elle comprend :

  • Une phase de contraction
  • Puis une phase de relâchement

 

Ce principe s’il était seul en cause rendrait impossible la réalisation de contractions adaptées et harmonieuses.

 

Autres mécanismes en jeu :

  • Mécanismes de recrutement :
    • D’origine nerveuse.
    • Permettent de recruter différemment les UM d’un muscle et d’adapter sa contraction aux besoins.

 

 

 

30 UM

40 UM

30 UM

 

10 FM

200 FM

500 FM

 

1 FM = 5g

 

Muscle

100 UM

 

 

 

 

 

 

 

Exemple :

Quelles sont les tensions mini et maxi dégagée par UM ?

ð  UM :

  • Tension mini : 10 x 5g = 50g
  • Tension maxi : 500 x 5g = 2500g

 

Quelles sont les tensions mini et maxi dégagées par le muscle ?

ð  Muscle :

  • Tension mini : 10 x 5g = 50g
  • Tension maxi : 30 x 10 x 5g + 40 x 200 x 5g + 30 x 500 x 5g = 115 kg

 

 

Ce muscle peut théoriquement doser une force entre 50g et 115 kg.

En fait ces différents mécanismes de recrutement vont encore au-delà.

On parle de sommation :

-      Temporelle

-      Spatiale

 

 

Sommation temporelle

Chaque impulsion nerveuse produit une secousse.

Si un seconde impulsion revient avt le retour  complet au repos, alors la fibre réagit par une seconde secousse.

Elle s’ajoute donc à la première et permet d’atteindre une tension d’intensité supérieure à la première.

 

 

Si le rythme s’accroît encore, alors l’intensité de contraction est constante, en forme de plateau = Tétanos parfait (maintien d’un plateau de contraction).

 

Temps (en ms)

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C’est ce qui explique qu’une fibre puisse conserver une contraction permanente sans à coup.

 

Sommation spatiale

Loi d’Henneman  ou « size principle »

Le recrutement va se faire en fonction de la taille des fibres.

 

Les plus lentes sont recrutées en premières (vitesse de contraction plus faible et tension de développement moins importante).

 

1 => 2a => 2b

 

 

Puis successivement les plus rapides :

 

Deux mécanismes :

  • Recrutement en rampe :
    • Au début du mvt.
    • Comparable à la pédale d’accélération (plus on appuie plus on recrute d’UM).
    • Mécanisme progressif.
    • On recrute d’abord les fibres lentes puis les plus rapides.

 

  • Recrutement balistique :
    • Mécanisme de recrutement à la demande.
    • De type impulsif (brèves bouffés d’impulsions sont envisagées par intermédiaire) et recrute en priorité les fibres rapides.

 

Les fibres rapides ne participent pas aux efforts de faible intensité.

 

 

 

 

Relation tension longueur du muscle

 

 

 

 

La tension développer par un muscle est donc proportionnelle au nombre d’UM recrutées.

Mais cette tension n’est pas constante pour toutes les longueurs du muscle

Elle est maximale à la longueur normale puis décroît lorsque le muscle s’allonge ou se raccourcit.

 

L’explication est donnée par les possibilités de couplage actine myosine qui différentes selon degrés d’étirement ou de raccourcissement du sarcomère

  1. hyper chevauchement des filaments – limitation des possibilités de pontage
  2. chevauchement optimal – tension maximale
  3. étirement important du sarcomère – limitation des possibilités de pontage

 

Les régimes de contraction

Isométrique

Le muscle se contracte sans modifier sa longueur, donc aucune production de mvt.

Anisométrique

Ø  Concentrique

Contraction qui engendre un rapprochement des insertions osseuses.

 

Ø  Excentrique

Contraction du muscle avec éloignement des insertions osseuses.

 

Pliométrique

Enchaînement d’une contraction excentrique frénatrice et d’une contraction concentrique explosive.

 

Terminologie sportive = isométrique / concentrique / excentrique / pliométrique.

Terminologie physiologique = isométrique / concentrique / excentrique.

Créer un site gratuit avec e-monsite - Signaler un contenu illicite sur ce site

×