structure muscle

La structure du muscle

 

 

1.  Généralité

A la différence du cours d’anatomie qui s’intéresse à la description des différents muscles (insertions, formes, trajets, actions).

 

Le cours de physiologie va se tourner vers :

-         la structure interne

-         le fonctionnement

-         l’énergétique

Du muscle en général.

 

Rôles des systèmes musculaires

  1. assurer le mouvement et permettre la vie de relation
  2. participer à la

-                    stabilisation du corps (maintien des attitudes résistance à la gravité)

-                    stabilisation des volumes organiques (maintien de la masse viscérale abdominale par l’action des muscles abdominaux, obliques et transverses).

  1. permettre la thermogenèse :

-                    la contraction musculaire est génératrice de chaleur

-                    permet le maintien de la température normale, dans des conditions environnementale difficile

-                    on estime à 85% le rôle des muscles dans le maintien de la température corporelle

 

Caractéristiques de tissu musculaire

Ø  Excitabilité :

Grâce à son innervation, le muscle reçoit des signaux électriques.

Ils sont à la source des mécanismes de la contraction musculaire (influx nerveux).

 

Ø  Contractilité :

Capacité de se raccourcir et mobiliser des leviers osseux par l’intermédiaire des tendons et insertions musculaires.

 

Ø  Extensibilité :

Possibilité d’un muscle étiré :

            De répondre à cet étirement

            Sans provoquer de dommage ou de rupture des fibres musculaires

 

Ø  Élasticité :

Un muscle préalablement étiré, retrouve sa longueur d’origine dès que l’étirement cesse.

 

Catégorie de tissu musculaire

  1. Squelettiques

     
    fibre striée : ainsi nommé parce que son apparence au microscope présente une alternance de zones claires et foncées

Sous dépendance de système nerveux volontaire

Assure la vie de relation (mouvement)

 

  1. Viscères

    Artères …

     
    fibre lisse : ne présente pas cette alternance de bandes

Sous dépendance du système nerveux autonome

Assure la vie végétative

 

  1. fibre cardiaque : 

Striée (avec une structure légèrement différente) mais avec un caractère d’auto rythmicité et une régulation sous dépendance du système autonome.

 

2.  étage musculaire

Disposition des faisceaux et des fibres (en coupe)

Présence de faisceaux disposée parallèlement les uns aux autres.

Chaque faisceau contient

 

 

 

 

 

 

 


 

 


  Tissu conjonctif

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

On distingue sur cette coupe de muscle :

-         des îlots foncés : correspondant à des faisceaux de fibres séparés par des zones + clairs constituées de tissus conjonctifs

-         des gros vaisseaux pénétrant dans les tissus musculaires

 

 

 

Le corps musculaire est entouré d’une gaine de tissu conjonctif appelée épimysium.

Les fibres musculaires sont organisées en faisceaux.

Chaque faisceau est entouré d’une gaine de tissu conjonctif appelée périmysium.

Chaque fibre est entouré d’une gaine conjonctif appelée endomysium.

 

Toutes ces gaines de tissu conjonctif se réunissent aux extrémités du muscle pour constituer des tendons.

 

 

 

 

 

Vascularisation des muscles

 

Le corps musculaire est irrigué par un réseau très dense de vaisseaux sanguins permettant :

-         l’approvisionnement du muscle en nutriments et oxygène : artères et artérioles

-         l’évacuation des produits de fonctionnement, gaz carbonique, lactates, eau,…. Veinules et veine

Au niveau de l’endomysium on trouve un réseau capillaire très dense, disposé parallèlement aux fibres, et permettant ainsi les échanges.

La densité des réseaux capillaires est adaptable au besoin (exercice) grâce à un système de « sphincters » fermant ou ouvrant les circuits sanguins

 

Innervation du muscle


 



 

 


Grâce :

            Au fuseau musculaire (corps musculaire, variation de la longueur du muscle)

            Au récepteur de GOLGI (tendons, tractions exercées sur le muscle) les centres nerveux sont informés (fibres sensitives ou affectives)

 

Les commandes issues de ses centres nerveux reviennent au muscle.

Par les fibres motrices ou efférentes

Jusqu’à la jonction neuromusculaire ou plaque motrice.

 


Organisation d’une unité motrice

 

On définit le terme d’unité motrice (1 fibre nerveuse est l’ensemble des fibres nerveuses qu’elle innerve).

Le nombre de fibres musculaires par unité motrice est très variable (13 au niveau des muscles de l’œil, 1730 au niveau du muscle soléaire de la jambe).

 

De même les tensions développés pas UM sont variable selon les muscles (50g pour le biceps, 0.1g pour les muscles de l’œil)

 

Plus le muscle est à coordination fine, - il y a de fibres musculaires par fibre nerveuses.

 

Le nombre d’UM par muscle est également très variable (jusque 700).

 

Les tendons

Constitués par la réunion aux extrémités du muscle des tissus conjonctifs périmysium, épimysium.

Il est dit orienté.

La structure de base est la molécule de collagène (3 chaînes protéiques enroulées).

Ils s’attachent solidement sur l’os au niveau du périoste.

On y trouve également des cellules, les fibroblastes, productrice du collagène.

Les tendons transmettent aux os les modifications de longueurs du muscle, mais sont incapables de se contracter et leur réserve d’extensibilité et d’élasticité est extrêmement faible.

 

3.  étage cellulaire

La fibre musculaire est la cellule du tissu musculaire.

Les fibres musculaires sont disposées parallèlement les un aux autres.

La fibre musculaire à un diamètre de 10 à 100µm et peut mesurer selon les muscles de 1mm à 30cm de long.

On notera ces stries fines disposées perpendiculairement à l’axe de la fibre donnant cette appellation de fibre striée.

Les fibres musculaires présentent la particularité de posséder plusieurs noyaux.

 

 

 

Éléments constitutif de la fibre musculaire

1) une frontière : le sarcolemme assurant la délimitation spatiale de la fibre

2) un liquide : le sarcoplasme dans lequel baignent tous les composants de la fibre

3) des éléments indispensables au fonctionnement cellulaire

-                    Mitochondries (productions d’énergie)

-                    Ribosomes (synthèse des protéines)

-                    Noyau (Patrimoine génétique)

4) des éléments responsables de la capacité de contraction : les myofibrilles

5) des éléments de canalisation qui vont intervenir dans les mécanismes de contraction :

-                    Réticulum sarcoplasmique

-                    Tubules transverses

 

 

Réticulum sarcoplasmique et tubules transverses

Réticulum sarcoplasmique : un réseau de tubules longitudinaux terminées par des vésicules appelées sacs latéraux ou citernes (réserve de calcium)

 

 

 

Tubules transverses (en T) : invaginations du sarcolemme à l’intérieur de la fibre.

Ils permettent la circulation de l’influx nerveux jusqu’au cœur de la fibre musculaire.



La myofibrille

 

Le sarcomère

 

 

Le sarcomère est limité à ses extrémités par la strie Z

La bande I est une zone claire de part et d’autre de la strie Z.

La bande A correspond à la zone foncée.

Au centre de la bande A, une zone plus claire, la bande H

 

Structure interne :

Fixés à une extrémité sur la strie Z, et disposés parallèlement on trouve des filaments de faible diamètre composé d’actine.

Entre les filaments d’actine, des filaments plus épais constitués de myosine.

Ils paraissent libres (en réalité ils sont sur la strie Z par une fibre élastique, la titine qui assure leur positionnement)

 

Bande I : actine seule

Bande A: myosine + actine

Bande H : myosine seule

 

Le sarcomère constitue l’unité contractile de base.

Le raccourcissement de la myofibrille est la conséquence du raccourcissement de tous des sarcomères disposés en série

.

 

 

Le raccourcissement de la fibre musculaire est la conséquence du raccourcissement de toutes les myofibrilles.

 

La théorie des filaments glissants

Le raccourcissement du sarcomère par rapprochement des stries Z se traduit par une interpénétration des filaments d’actine et de myosine.

On constate :

-                    Une diminution, voir disparition de la bande H

-                    Une diminution de la bande I

-                    Aucune modification de la longueur des filaments d’actine et de myosine.

 

4.  étage moléculaire

Le filament fin d’actine

 

Les filaments fins sont composés de 2 brins d’actine enroulés de manière hélicoïdale.

Un filament comprend 360 monomères d’actine.

Dans un sillon formé par ces 2 brins enroulés se trouve une longue molécule de tropomyosine et tous les 7 monomères d’actine un complexe Troponine :

-                    Troponine C    =>  interaction avec le calcium 

-                    Troponine T     =>  interaction avec la tropomyosine 

-                    Troponine I      =>  inhibition de l’ATPase 

 

Le filament épais de myosine

 

La molécule de myosine a (au microscope) la forme d’un bâtonnet terminé par une tête globulaire. On a coutume de dire la tête et la queue.

 

La queue se compose de 2 chaînes enroulés sur elles-même.

On y distingue :

-                    une méromyosine légère. 

-                    une méromyosine lourde. 

-                     

Chaque élément de la tête de la myosine présente un site de liaison avec l’actine et un site ATPasique (dégradation ATP).

Les molécules de myosine sont disposées dans le filament épais avec la queue orientée vers le centre du sarcomère et la tête vers la strie Z.

La myosine n’est pas libre dans le sarcomère, elle est attachée aux stries Z par un filament élastique (titine) n’ayant aucune qualité contractile.

Lors de la contraction, les têtes de myosine vont venir se fixer sur l’actine.

 

5.  types de fibres squeletique

 

Classification

Tous les éléments étudiés jusque maintenant se retrouvent dans toutes les fibres musculaires squelettiques.

Quelques différences subsistent permettent de les différencier.

Au niveau de la structure de la myosine

 

 

Caractéristiques

ð  tableau récapitulatif

Distribution

6.  composante élastique et contractile

 

La composante élastique du muscle se situe à différents niveaux :

  1.  
    • Une composante élastique en parallèle (CEP) :

-         Situé au niveau des différents tissus conjonctifs.

-         Peu efficace en pratique sportive.

 

  • Une composante élastique série (CES), 2 niveaux :

-         Passive (CES passive)

Þ    Tissus connectifs (tendons).

Þ    Niveau faible.

Þ    Peu efficace en pratique sportive

 

-         active (CES active) :

Þ    Tête et queue de myosine

Þ    Niveau élevé

Þ    Très importante en pratique sportive (s’ajoute à la composante contractile et améliore la force dégagée).

 

7.  autres fibres musculaires

Fibre cardiaque

Comme pour la fibre striée squelettique, on trouve une structure alternant zones claires et zones foncées.

La cellule cardiaque contient elle aussi des myofibrilles mais présente une structure légèrement différente.

Les fibres ne sont pas continues sur toute la longueur du muscle cardiaque, elles sont séparées par une zone que l’on appelle disque intercalaire.

 

Référence : structure embryonnaire (myoblastes)

Réunification des myoblastes moins complète que dans la fibre musculaire squelettique.

 

Les fibres cardiaques sont à métabolisme uniquement aérobie.

Réseau très dense de mitochondries (30% du volume cellulaire contre 5% pour la fibre musculaire).

 

Certaines ont une capacité autonome de contraction (cours sur le cœur).

Restent sous contrôle du système nerveux neurovégétatif (effet accélérateur ou ralentisseur sur le rythme de contraction).

Pas intervention du système nerveux volontaire.

 

 

Fibre lisse

 

Caractéristique essentielle : absence de stries.

Les fibres sont fusiformes.

Pas d’organisation rigoureuse des filaments d’actine et de myosine.

Pontages d’acto-myosine moins organisés.

 

Quantité d’actine et de myosine inférieure (10% de la capacité des fibres striées).

Contraction plus faible (faible tension développée).

Faible vitesse de contraction.

 

Se trouve essentiellement :

-  Dans les parois des artères du système cardio-vasculaire

-  Dans les voies aériennes pulmonaires (trachée, bronches,…)

-  Dans les tissus de l’appareil digestif (intestin, estomac,…)

-  Dans les tissus de l’appareil reproducteur

 

Ø  Fibre multi-unitaire 

Sous dépendance du système autonome.

Indépendantes et bien pourvues en terminaisons nerveuses.

 

Ø  Fibre mono-unitaire ou viscérale 

À capacité de contraction autonome (sans intervention du système autonome).

Transmission de l’influx par les jonctions cellulaires.

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