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Physiologie musculaire

Homé ostasié:lésmuscléssquéléttiquésparticipénta l’homé ostasiégra céa léurro lé Lacontractionmusculairé:dé placémént,locomotionétmouvéméntintérnés Lésmuscléssontclassé sén2typésprincipaux:  Lésmusclésstrié s:muscléssquéléttiqués(volontairé),cardiaqué(involontairé)  Lésmuscléslissé:paroidésorganésviscé rauxétvaisséaux…(involontairé)

Catégorisation des muscles

Nivéaud’organisation:musclééntiér(organé)=>Fibrémusculairé(céllulé)=>Myofibrillé(structuréspé cialisé é intracéllulairé)=>Filaménté paisétfins(é lé méntsducytosquélétté)=>Myosinéétactiné(proté inés). Lésmuscléspossé déntdésproprié té sparticulié rés:  Excitabilité  Contractilité  Elasticité   Exténsibilité I.

Structure et fonctionnement des cellules musculaires squelettique A. Anatomie macroscopique d’un muscle squelettique

Onvapouvoirdistinguérlésdiffé réntsé lé méntsquiléconstitué: faiscéauconstituérd’unénsémblédéfibrésmusculairéséncha ssé ésdansdiffé réntésmbdéTC(Endomysiumét pé rimysium)

B. Anatomie microscopique et description 1. Observation

2. Myofibrilles et sarcomères Lafibrémusculairé:  Constitué éparunénsémblédémyofibrillésparallé lésmésurant1a 2μmdédiamé t ré  Obsérvationd’unéstriationtransvérsalé:chaquébandééstunéstrié Enséctiontransvérsalé,lésMyofibrillésapparaisséntsousformédépétitspoints.Elléssontsoitré partiésdéfaçonasséz homogé né.

Sarcomé ré:dé limité parlésstriésZétvapérméttréléfonctionnéméntcontractilédéscéllulésmusculairés. Les stries :  Bandéssombrés:striéA,anisotropés  Bandésclairés:striésI,isotropés  ZonéHaumiliéudélastriéA  StriéZaucéntrédélastriéI Rq.:Laré gionéntrélésdéuxstriésZéstunsarcomé ré:unité contractilédélafibré.

Les myofibrilles : Constitué éspardésMyoFilaménts:  MyFé paisquiparcourtlastriéA  MyFfinsquiénrobéntlésfilaméntsé pais  LignéZ:prot.quiancréntlésfilaméntsfinséntrééuxétquiunislésMyF

 

LignéM,brinsmainténanténtrélésfilaméntsé pias. Chaquéfilaménté paisésténtouré par6filaméntsfins,étchaquéfilaméntfinésténtouré partroisfilaméntsé pais. 3. Les protéines des Myofilaments a. Les protéines motrices

La myosine :  Constituéles filaments épais  60%désproté inéstotalésdanslafibrémusculairé  Lamolé culééstformé édé2SU:  2chaînéspolypéptidiquéslourdés  2chaînéspolypéptidiquéslé gé rés

L’actine :  Constitué Filaments fins  Pré séncédésitésdéliaisonsaupontd’uniondélamyosiné  Proté inéconstituantédésfilaméntsfinsd’undiamé trédé7a 8nm  Proté inéglobairé=actinéGsépolymé risanténpré séncédésélsnéutréét d’ATP,polymé réformé dé2brinstorsadé s(actinéF)  Possé déunsitédéfixationpourlamyosiné  Esténpérmanéncéassocié éa désproté inésré gulatricés.

b. Les protéines de régulation La troponine :  Proté inésglobulairéconstitué épar3sous-unité s:  TroponinéC:péutséliéra 4ionsCA2+  TroponinéI:SUinhibitricé.Elléportélésitédéréconnaissancépourl’actiné.  TroponinéT:SUquifixél’énsémblédés3SUdétroponinéa latropomyosiné.

La tropomyosine :  Proté inécylindriquéassocié éa unbrind’actinéF(associationdésactinéG)  Danslafibréaurépos,lésmolé culésdétropomyosinébloquéntléssitésd’intéractionactiné-myosiné

Le rôle du calcium

Ilvapérméttrédémodulérlésintéractionséntrélésdiffé réntésproté inés(actiné-myosiné)étactéursmolé culairés.

4. Réticulum sarcoplasmique et tubules transverses   

RSconstituélaré sérvéénCa2+délafibrémusculairé LésTubulésTsontdésprolongéméntsdélambquis’énfoncéntpérpéndiculairéménta lasurfacédansla profondéurdésfibrésmusculairésa lajonctionéntrélésbandésAétIdésmyofibrillés. LéRSéstunfinré séaudétubulésquicourtlélongdésmyofibrillésétéstconstitué

Les tubules transverses :  Lésarcolémmépé né tréa l’inté riéurdélacéllulééntréléstriésAétI.  Pérmétd’achéminérlésPAa l’inté riéurdélacéllulémusculairédonccontractiondésmyofibrillésénmé métémps.

Relation entre les éléments d’une triade

C. La contraction 1. Le glissement des Myofilaments Théorie des filaments glissants : Huxley et Niedeigerke (1954)

Observations :  Lalonguéurdélab 

Lésfilaméntsd’acti



La contractionré s myosiné  ét  au  Ca (sarcomé réraccour

détraction/dé ramé dé la xé  troponiné-tropomyosiné

Fonctionnement des pont  Péndantchaquécyclé,lépontd’unions’attachéa l’actinéattirantvérsl’inté riéurlésfilaméntsfins puissédé tachéntrévénanta léuré tatinitialpré ts a récomméncérlécyclé.  Lémouvéménténcoupdéramédétouslésponts d’uniond’unfilaménté paiséstdirigé vérslé

miliéudufilaménté pais

2. Mécanismes moléculaires de la contraction : rôle du Ca2+ et des protéines régulatrices

D. Le couplage excitation-contraction : la jonction neuromusculaire Lajonctionnéuromusculairé:l’acé tylcholinédé clénchélécouplagééxcitation-contraction.

Jonction Neuromusculaire   



L’acé tylcholinédé clénchélécouplagééxcitation-contraction. Léstubulésvontpouvoirvé hiculérl’informationé léctriquéjusqu’én profondéur. Dé polarisationpérmiséparléscanauxcalciquéétsodiqué,lés vé siculésvontpouvoirlibé rérléurconténuéaunivéaudélaplaqué motricé(vé siculéconténantprincipaléméntdél’acé tylcholiné). Entré édécationspourmodulérl’éxcitabilité déscéllulésgra céa la fixationdél’AChsursésré céptéurs.Onauradésdé fléxionspositivés.

 Transmission cholinergique

E. Chronologie des événements électriques et mécaniques de la contraction musculaire

1. Unités motrices et réponse graduée du muscle

2. La tension développée par les fibres musculaires est fonction de la longueur de la fibre

3. La tension développée par les fibres musculaires est fonction de la longueur de la fibre

4. Contraction isométrique / isotonique –Isomé triqué:léraccourcisséméntdumusclééstémpé ché =>Lacontractiondumusclégé né réunéténsionsansmodifiér lalonguéur –Isotoniqué:laténsiongé né ré éparlacontractionéstconstantémais=>lémuscléséraccourcit

Partie 2 : Types de fibres et métabolisme du muscle squelettique

Diffé réntsmodésdéproductiond’ATPdanslésfibrésmusculairés –Cré atinéphosphaté –Phosphorylationoxydativé –Glycolysé –Productiondélactaté •Consommationd’O2accruépéndantlaré cupé rationdél’éxércicé(déttéd’oxygé né) Adaptations métaboliques- Glycolyse anaérobie

Pourdéséxércicéslé gérs,lélactaté,vialaconsommationdésionsH+éstdé gradé parlécœurétléfoiéétcétté ré gé né rationanaé robiééstsuiviéapré s1minutéénviron,parunéhydrolyséaé robiéduglucoséétdésacidésgras produisantbéaucoupplusd'é nérgié.

Phosphorylation oxydative (aérobie)

Lédé bitcardiaquéétlaréspirationdoivénté tréaugménté spourpérméttréunapporté nérgé tiqué suffisantauxmusclés.Plusiéursminutéss’é couléntavantquécété tatstablé(Fré quéncécardiaqué stablé)nésoitattéint. Adaptation cardio-vasculaire Bésoinsénoxygé néétdéttéénoxygé né •Consommation O2 liée à intensité exercice –V02=quantité O2utilisé éouconsommé éparoxydationsphosphorylantés(mitochondriés)= mésurédélaréspirationcéllulairé=pérformancéaé robiquécontinuéétdélonguéduré é

•Apres effort, le muscle revient au repos –Réconstitutionré sérvésO2,glycogé né –Convérsionacidélactiqué->acidépyruviquéétglucoséaunivéaudufoié –Nouvéllésré sérvésd’ATPétcré atinéphosphaté •Dette en oxygène =voluméd’O2quidévraé tréconsommé épourré tablirlésré sérvés

Besoins en oxygène et dette en oxygène

Types de fibres et métabolisme du muscle squelettique •3varié té sdéfibrésmusculairésénfonctiondésdiffé réncésdanslaproductionétl’hydrolyséd’ATP –Fibrésoxydativésléntés(typéI) –Fibrésoxydativésrapidés(typéIIa) –Fibrésglycolytiquésrapidés(typéIIb)

Classification des types de fibres

Rémarquézlagrandéfatigabilité désfibrésrapidésquinéré pondéntpratiquéméntplusa lastimulationapré s2minutés alorsquélésfibrésléntésn'ontriénpérdudéléurpoténtiélapré splusd'unéhéuré.

Lésmésurésdéforcédé véloppé éénfonctiondutémpsonté té obténuéssurdésmusclésgastrocné miénsdéchat.Lés autrésdonné ésméntionné éssontrélativésa désfibrésdémusclésdépérchéoudétortué. Types de fibres et métabolisme du muscle squelettique •Fibrésléntésétfibrésrapidés •Fibrésoxydativésétfibrésglycolytiqués =>pré séncédés3typésdéfibrédanschaquémuscléénproportionsvariablés –Oxydativésléntés:dos,mémbrésinfé riéurs(contractionslongués,péuinténsés) –Glycolytiquésrapidés:mémbréssupé riéurs(mouvéméntsrapidésétviolénts) •Caracté ristiquésgé né tiquésdéstypésdéfibrésmusculairés Adaptationdésfibrésmusculairésénré ponséauxdémandésauxquéllésélléssontsoumisés –Amélioration de la capacité oxydative •Paraugméntationdunombrédémitochondriés) •Ex)pratiquééxércicéaé robiéénéndurancé(natation,jogging) •Amé liorationdéscapacité soxydativésmaispasdévariationsdévolumédumusclé –Hypertrophie musculaire •Augméntationduvolumédumusclé •Ex)pratiquééxércicéanaé robiébréfs(halté rophilié) •Augméntationduvolumé(diamé tré)désfibrésglycolytiquésrapidés(augméntationdésynthé sédésfilaménts finsété pais) –Influence de la testostérone •Stimulélasynthé sédésfilaméntsfinsété pais •Masculin>fé minin •dopagé –Atrophie musculaire •Diminutionduconténuénfirmaméntsfinsété paisparinactivité (mé mésiinnérvationintacté)

Modulation de la contraction et des réponses motrices – contrôle de la motricité

 • Diversité de mouvements –Maintiénposturéété quilibré –Activité ssté ré otypé és(marché) –Plusé laboré és(gymnastiqué,couturé,…) =>Diffé réntésmodalité sd’activité désunité smotricés • Contrôle des mouvements –Convérgéncéd’influxnérvéuxsurlésmotonéuronésdésunité smotricéscorréspondantés •L’activité des motoneurones est soumise à de multiples influences –Influxvénantdésnéuronésaffé réntsviadésintérnéuronés(IN)aunivéaumé dullairé(ME) =ré fléxésspinaux –Influxvénantducortéxmotéurprimairé(néuronéspyramidaux,corpscéllulairédanslécortéxmotéurprimairé,axoné déscéndantvérslaMEénchangéantdéco té puissynapsésurlésmotonéuronés(±IN) =Faiscéaucorticospinaloufaiscéaupyramidal –Influxvénantdutronccé ré bralquifontpartiédusysté mémotéurmulti-néuronalé •Grandnombrédésynapsésdansplusiéursré gionsdél’éncé phalé •Convérgéncédanslétronccé ré braléténparticuliérlaformationré ticulairésoumiséa l’influéncéd’airés motricéscorticalés,ducérvélététdésnoyauxdélabasés. =Faiscéauéxtrapyramidal •Influéncédiréctésurlésmotonéuronésmé dullairés:uniquéméntcortéxmotéurprimairééttronccé ré bral Cortex cérébral et fonctions associées

 Voies motrices descendantes

Modulation de la contraction et des réponses motrices •L’activité désmotonéuronéséstsoumiséa démultiplésinfluéncés –ré fléxésspinaux:maintiéndéposturéétéxé cutiondésmouvéméntsprotéctéursé lé méntairés(éx)réfléxédérétrait) –Faiscéaucorticospinaloufaiscéaupyramidal:activité motricésvolontairéspré cisésfinésdélamainétdésdoigts(éx) brodérié) –systé mémotéurmultinéuronal:maintiéndéposturéimpliquantbéaucoupdémusclésdutronccétdésmémbrés –contro lédélamotricité  •Lésré céptéursmusculairésfournisséntdésinformationsaffé réntésésséntiélléspourlécontro lédél’activité désmusclés squéléttiqués–Pourunéactivité coordonné éétadé quaté –Elaborationdéprogrammémotéurcompléxéfondé surl’appré ciationdésinformationspropriocéptivés*désré céptéurs visuéls,articulairés,véstibulairés,cutané sétmusculairés

•2typésdéré céptéursactivé sparl’é tirémént: - Fuséauxnéuromusculairés:longuéur - OrganéténdinéuxdéGolgi:forcé

Fuseaux neuromusculaires –Dissé miné sdanslémusclé –Faitsdéfibrésmusculairésspé cialisé ésintrafusalésdansuné capsulédétissusconjonctif(formédénavétté)étparallé lésaux fibrésmusculairésordinairés –Ré gioncéntralénoncontractilé –Chaquéfuséauasoninnérvationpropré: –lénéuronéaffé réntéstlémotonéuronégamma (Lénéuronéaffé réntdésfibréscontractiléséxtrafusaléséstlé motoneurone alpha) 2typésdétérminaisonré céptricéssurlésFNM(vitésséét longuéurd’é tirémént

•OrganéténdinéuxdéGolgi •Danslésténdons •Sénsiblésauxvariationsdéforcé

•Ré fléxéa l’é tirémént •Ré aliséunéré troactionné gativépours’opposérauxchangéméntspassifsdélonguéur

•Activationconcomitantédésmotonéuronésalphaétgamma •Pérmétd’é vitérlalaxité désfibrésintrafusaléspourréstérsénsibléa l’é tirémént

Programme moteur complexe

II-Structuréétfonctionnméntdumusclélissé A- Structure

B- Contraction

 Structure et fonctionnement des muscles lisses

Kinasé:catalysédésproté inésdécontraction. Né céssité déstimulationpourfairéréntrércalciumpour fairééntrérléskinasés. Lésphosphatasésjouéntléro léinvérsédéskinasés= hydrolyséATP

C- Les différents types de cellules unitaires

 Comparaisons des types de muscles...