THEME 3B : Produire le mouvement : contraction musculaire et apport d’énergie .Chapitre 1: Le fonctionnement des cellules musculaires

« THEME 3B : Produire le mouvement : contraction musculaire et apport d’énergie .Chapitre 1: Le fonctionnement des cellules musculaires Le lors du reflexe myotatique, les cellules musculaires sont les effectrices du message nerveux transmis par le système nerveux.

Ces cellules, excitables, possèdent la capacité de se contracter : elles peuvent se raccourcir Ce raccourcissement est petit à l’échelle de la cellule, mais l’addition du raccourcissement de toutes les cellules entraine une contraction du muscle suffisante pour réaliser un mouvement.

Une telle contraction nécessite de l’énergie.

Nous verrons dans ce chapitre comment l’organisation du muscle à différentes échelles permet la contraction.

Nous examinerons également l’origine et la nature de la source d’énergie utilisée par le corps pour l’effort musculaire. Problématique : Comment notre corps parvient-il à contracter ses muscles ? Problème 1 : Comment l’organisation du muscle de l’échelle de l’organe à l’échelle moléculaire permetelle la contraction musculaire ? I. L’organisation d’un muscle à toutes les échelles reflète sa spécialisation. A.

L’organisation du muscle de l’échelle de l’organisme à l’échelle cellulaire. Les muscles sont les organes permettant la réalisation du mouvement.

Il s’agit d’organes souvent fusiformes, de taille variée (de quelques cm à plusieurs decimètres), formé de cellules organisées en fibres musculaires.

La plaque motrice est le point d’interaction entre le système nerveux et le muscle. Les muscles possèdent une certaine élasticité.

Ils sont reliés aux os par des tendons, formés de tissus conjonctif plus rigides.

La contraction du muscle transmet une tension aux tendons, qui transmettent cette force au squelette.

Les articulations permettent le mouvement des os les uns par rapport aux autres, sous l’effet de la contraction. Lorsque le muscle se contracte, il s’épaissit et se raccourcit. Les muscles striés squelettiques sont formés de cellules très allongées appelées fibres musculaires. Chaque fibre musculaire mesure de 10 à 100 mm de diamètre et plusieurs centimètres de long.

Ces cellules sont syncitiales : elles possèdent plusieurs noyaux partageant un même cytoplasme.

Elles ont une apparence striée.

Elles sont associées en faisceaux musculaires, chaque faisceau étant entouré d’un tissus conjonctif protecteur.

L’ensemble des faisceaux est également maintenu par un tissu conjonctif. L’apparence striée des cellules est due à leur cytosquelette, composé de fibres organisées de façon très spécifique (voir partie B).

Le cytosquelette est l’ensemble des protéines permettant de maintenir la structure de la cellule et ayant un rôle dans son fonctionnement (ex : fuseau mitotique).

Les fibres du cytosquelette se nomment myofibrilles.

Une fibre musculaire en compte quelques centaines ou quelques milliers.

A l’échelle cellulaire, la contraction se traduit par un raccourcissement de la longueur totale de la fibre, sur l’ensemble de la fibre (ce n’est pas le raccourcissement d’une extrémité seulement). Ce raccourcissement est possible grâce au cytosquelette particulier de la cellule musculaire. B.

Les cellules musculaires sont formées d’unités contractiles, les sarcomères, définis par une organisation particulière des filaments d’actine et de myosine. Les fibres musculaires sont très spécialisées, notamment en ce qui concerne leur cytosquelette. Chaque fibre musculaire est composée d'unités répétées, les sarcomères, qui sont les unités de structure et de fonction du muscle Celui-ci contient des protéines appelée myofibrilles (= myofilaments), formant des filaments rigides.

Ceux-ci sont de deux type : • Des filaments épais de myosine Leur diamètre est de 10 nm et leur longueur est 1,5 μm.

La myosine est constituée d’une tige longue et de deux « têtes » globulaires, des assemblages de forme arrondie Les queues myosines peuvent s’associer et former des filaments épais • Des filaments fins d’actine Leur diamètre est de 5 nm et leur longueur est 1 μm.

Les filaments d’actine ressemblent à des cables torsadés fins, ce sont des polymères d’actine (protéine actine G). Les filaments de myosine sont intercalés entre les filaments d’actine.

Cette disposition donne aux cellules musculaires leur aspect strié. Chaque sarcomère est délimité par des lignes apparaissant noires au MO, appelées stries Z.

Entre 2 stries Z, on observe une alternance de bandes claires et sombres.

Les sarcomères sont organisés ainsi : - Une strie Z en forme de zig zag, fine et noire - Une demie bande de couleur claire (bandes claires (I)). - une bande sombre (A), avec en son centre une bande grise (H) - Une demie bande de couleur claire (bandes claires (I)). Une strie Z en forme de zig zag, fine et noire Chaque fibre musculaire comprend plus de 10000 sarcomères.

Les filaments d’actine sont présents dans les bandes I et une partie de la bande A (jusqu’à la bande H), tandis que les filaments de myosine sont présents uniquement dans la bande A. Chaque sarcomère est capable de raccourcissement.

Ainsi, le raccourcissement de la fibre musculaire est la somme du raccourcissement de chaque sarcomère.

Ainsi, un sarcomère de 2,5 μm va passer à 2 μm.

Une myofibrille de 10000.... »