Physiologie musculaire

Question 1

3 type de tissus musculaires en fonction de leur structure

Answer 1

Muscle squelettique : Il s’insère sur les os et sa contraction est responsable du maintien de la posture et de la locomotion. La contraction de ce type de muscle est volontaire.
- Bandes claires et sombres perpendiculaires au grand axe (strie)
- Multinucléées

Muscle cardiaque : Il s’agit du muscle du cœur. Sa contraction mène à la propulsion du sang dans le système circulatoire.
- Aspect strié
- Un seul noyau par cellule

Muscle lisse : Il cause la contraction involontaire des vaisseaux sanguins, de l’intestin, des bronches et de l’utérus. Le muscle lisse n’est normalement pas sous le contrôle volontaire.
- Absence de strie
- Un seul noyau par cellule

Question 2

nom cellule muscle squelettique, longueur et caractéristique

Answer 2

En raison de sa forme allongé et de la présence de multiple noyaux, sa cellule est appelée « fibre musculaire ». Elle peut atteindre une longueur d’un pied.

Les fibres du muscle squelettique sont très volumineuses
- Diamètre de 10 à 100 μm

En raison de leur taille, la rétention des noyaux des myoblastes est essentielle.

Ces noyaux sont répartis sur toute la longueur de la fibre musculaire.

Question 3

développement du muscle squelettique

Answer 3

Provient de la fusion des cellules mononucléées : les myoblastes (cellule souche responsable de la formation des muscles squelettiques dans l’embryon et lors de la réparation des muscles endommagés).
- Mènent à la formation de la fibre musculaire multinucléée

La différenciation du muscle squelettique se fait autour de la naissance.
- les myoblastes vont fusionné avec leur voisins, les noyaux vont s’accoler ensemble pour former une chaine centrale dans le myotube. myofilament en périphérie dans le myotube
- finalement, les noyaux vont prendre des positions d’avantage en périphérie et myofilament au centre de la fibre musculaire

Il grandit jusqu’à l’âge adulte.
- la croissance du muscle après la naissance ne dépend pas du nbr, mais de l’aug du diamètre des fibres et l’aug de la longueur dépend de facteurs nerveux, mécanique et hormonaux

Question 4

bris de la fibre musculaire

Answer 4

En situation de bris, les fibres musculaires peuvent être remplacées

Tissu très adaptable

Contient des cellules souches indifférenciées
- Appelées « cellules satellites »
- Elles s’activent lors d’une déchirure et se multiplient par mitose.
Elles deviennent des myoblastes puis fusionnent.
Elles ne peuvent compenser 100% d’un traumatisme sévère en terme de nombre de fibres. Par contre, elles peuvent augmenter la taille (favorise l’hypertrophie).

Question 5

maintient et contraction muscle squelettique

Answer 5

Réfère à plusieurs fibres musculaires dans un ensemble maintenu par du tissu conjonctif.

Le muscle squelettique est fixé sur l’os par l’intermédiaire de faisceaux de fibres de collagène, les tendons.

La contraction (façon consciente (ex: biceps) ou inconsciente (ex: diaphragme)) du muscle squelettique tire sur les tendons, ce qui résulte en le mouvement de l’articulation.

Question 6

muscle squelettique et fibre nerveuse et vaisseaux sanguin

Answer 6

ne pas oublier que le muscle est parcouru par des fibres nerveuse et des vaisseaux sanguins, donc chaque fibre nerveuse est en contacte avec une terminaison nerveuse qui va régir son activité

le prolongement des nerfs va gagner le périmysium se terminer en arborisation (ramification) qui elles vont se terminer dans la jonction neuromusculaire pour innerver différentes fibres musculaires

veine draine les déchets (ex: acide lactique)
*** important, car accumulation d’acide lactique va nuire à la poursuite de l’effort musculaire

quand les artérioles et les veines vont avoir traverser l’épimysium elle vont assumer la vascularisation du muscle et donner naissance à un fin réseau de capillaire qui va gagner le périmysium puis l’endomysium pour vasculariser chaque fibre musculaire

Question 7

composante du muscle squelettique (couches)

Answer 7

tendon
épimysium : fascia profond recouvrant l’ensemble du muscle
périmysium : assemble les fibres musculaire en faisceau
endomysium : entour chaque fibre

Question 8

aspect strié du muscle squelettique

Answer 8

L’aspect strié provient de la disposition des nombreux filaments fins (clairs) et épais (foncés) dans le cytoplasme (ou sarcoplasme). Ces filaments sont appelés « myofibrilles ».

Une unité unique de la structure de filaments clairs (bande I) et foncés (Bande A) se nomme « sarcomère ».

voir image cours 7 diapo 12

filaments épais
- composé de protéine de myosine
- Au centre de chaque sarcomère
- Bande A

filaments fins
- composé de protéine actine
- Protéine troponine
- Protéine tropomyosine
- Bande I
- Divisé en 2 partie égales

zone H
- Bande claire étroite.
- Espace situé au centre de la
bande A.

ligne M
- Bande sombre étroite.
- Située au centre de la bande A.
- Protéines qui relient les régions centrales des filaments épais.
- Centre du sarcomère

ligne Z ou strie Z
- définie les limites d’un sarcomère
- composé de grandes protéines qui vont servir d’ancrage pour les protéines contractiles
- se rapproche les unes des autres pendant la contraction musculaire

De plus, des filaments composés de la protéine élastique titine s’étendent de la ligne Z à la ligne M.

L’espace entre les filaments fins et épais qui s’entremêlent est occupé par les ponts transversaux (ponts croisés)

Question 9

actine

Answer 9

Les filaments fins sont composés d’actine. Chaque filament d’actine est formé de deux chaînes de sous unités globulaires d’actine torsadées en hélice.

les filaments fins d’actine vont entourer complètement le filament épais de myosine

Question 10

mécanisme de contraction du muscle squelettique

Answer 10

Contraction réfère à l’activation de sites générateurs de force situés dans les fibres musculaires : les ponts transversaux.
*La contraction n’est pas un synonyme de raccourcissement (ex. contraction excentrique et isométrique).

La contraction musculaire se produit quand les filaments minces glissent sur les filaments épais. Notez que ni les filaments épais, ni les filaments minces changent de longueur.

Question 11

mécanisme de glissement des filaments

Answer 11

Les filaments fins sont tirés sur les filaments épais par les groupes de têtes de myosine, lesquels agrippent, tirent et relâchent les filaments fins de manière répétée. La réaction est permise par l’hydrolyse de l’ATP.

Le sarcomère se contracte quand les filaments fins glissent sur les filaments épais. Ainsi, la contraction des sarcomères raccourcit la myofibrille entière.

Chaque molécule d’actine porte un site de fixation pour la myosine.

La molécule de myosine quant à elle, est constituée de deux grosses chaînes lourdes polypeptidiques et de quatre chaînes légères plus petites.

Chaque tête globulaire contient deux sites de fixation, l’un pour l’actine et l’autre pour l’ATP.

Le site de fixation de l’ATP est une enzyme ATPase qui hydrolyse l’ATP fixée.

Question 12

cycle de ponts croisés (transversaux)

Answer 12

Le cycle des ponts croisés est dirigé par la liaison et l’hydrolyse de l’ATP par les groupes de tête de myosine.

1. Fixation du pont transversal sur un filament fin
2. Déplacement du pont transversal, ce qui entraîne une tension dans le filament fin
3. Détachement du pont transversal du filament fin
4. Activation énergétique du pont transversal qui peut se fixer de nouveau sur un filament fin.

**image cours 7 diapo 24

Question 13

rôle du calcium dans le cycle des points croisés (transversaux)

Answer 13

Le cycle des ponts transversaux est initié par l’entrée de calcium dans le cytoplasme. Puis, le cycle débute par la fixation d’un pont transversal de myosine activé.

*calcium vraiment nécessaire

Question 14

rôle de l’ATP dans le cycle de pont croisés (transversaux)

Answer 14

L’énergie libérée par son hydrolyse fournit l’énergie nécessaire au mouvement des ponts transversaux

Sa fixation (sans hydrolyse) à la myosine rompt le lien formé entre l’actine et la myosine au cours du cycle, qui peut alors se répéter.

*L’ATP est importante dans la dissociation de l’actine et de la myosine. En l’absence d’ATP, la dissociation ne se fait plus, comme après le décès. Il y a diminution des concentrations d’ATP et apparition de la rigidité cadavérique.

Question 15

tropomyosine

Answer 15

Les molécules de tropomyosine recouvrent partiellement le site de fixation de la myosine sur chaque molécule d’actine, empêchant la liaison des ponts transversaux à l’actine. La troponine maintient la tropomyosine dans cette position

Question 16

permette la liaison des ponts transversaux sur l’actine

Answer 16

Pour permette la liaison des ponts transversaux sur l’actine, il faut :
- Retirer la tropomyosine de sa position de blocage.

Comment ?
- Survient lorsque le calcium se lie sur les sites de fixations de la sous-unité de la troponine.
- Ainsi, la troponine libère sa prise inhibitrice sur la tropomyosine.
- La tropomyosine se déplace ensuite sur le site de liaison
de la myosine sur chaque molécule d’actine.

Question 17

excitation membranaire du muscle squelettique

Answer 17

L’activité électrique de la membrane plasmique n’intervient pas directement sur les protéines contractiles, mais augmente plutôt la concentration de calcium cytosolique, ce qui maintient l’activation de l’appareil contractile après l’activité électrique de la membrane.

La source de calcium provient du réticulum sarcoplasmique de la fibre musculaire. essentiel

Question 18

réticulum sarcoplasmique et tubules T

Answer 18

Il entoure chaque myofibrille

Il possède des renflements, citernes terminales, connectées aux tubulures. Ces citernes stockent le calcium.

Les tubules transverses, tubules T, sont en continuité avec le liquide extracellulaire.

Les tubules T ont pour rôle de permettre la conduction des potentiels d’action.

Fonctionnement
- Les tubules T sont au contact du réticulum sarcoplasmique, par des jonctions (pieds jonctionnels ou protéines de pontage).
- Le tubule T possède une protéine (canal calcique potentiel-dépendant) appelée récepteur à la dihydropyridine (DHP) dont le rôle est de capter le potentiel.
- Le réticulum sarcoplasmique possède, quant à lui, le récepteur à la ryanodine formant un canal calcique.
- Au cours du potentiel d’action d’un tubule T, il y a modification de la conformation du récepteur à la DHP ouvrant ainsi le canal au calcium.
- Le calcium, libéré dans le cytosol, active les cycles des ponts transversaux.
- La contraction persiste jusqu’au retrait du calcium du cytosol par les protéines Ca2+
-ATPases qui qui pompent le calcium vers les citernes du réticulum sarcoplasmique.

Question 19

mécanisme excitation et calcium pour la contraction

Answer 19

image cours 7 diapo 33

Question 20

fonction ATP contraction muscle squelettique

Answer 20

L’hydrolyse de l’ATP par la myosine active les ponts transversaux, ce qui procure l’énergie pour le développement de la force.

La fixation de l’ATP sur la myosine dissocie les ponts transversaux liés à l’actine, les ponts pouvant alors répéter leur cycle d’activité.

L’hydrolyse de l’ATP par la Ca2+-ATPase du réticulum sarcoplasmique fournit l’énergie pour le transport actif du Ca2+ dans le réticulum, ce qui abaisse sa concentration cytosolique achevant ainsi la contraction.

Question 21

initiation de la contraction volontaire

Answer 21

provient du cortex moteur

information descend su système nerveux centrale ad moelle épinière pour par notre motoneurone

migre vers le muscle et fait synapse vers la jonction neuromusculaire

image cours 7 diapo 35

Question 22

unité motrice

Answer 22

super important
L’unité motrice est constitué d’un motoneurone et du groupe de fibres musculaires qu’il innerve.

Le nombre de fibres innervées par un seul motoneurone peut varier de 10 (ex. muscles extra oculaires) à 100 (muscles de la main) à plusieurs milliers (ex. muscles fléchisseurs ou extenseurs de la jambe).

Question 23

tension vs charge

Answer 23

La force exercée sur un objet par un muscle en contraction est appelée tension alors que celle exercée sur un muscle par un objet est appelée charge.

Pour que le muscle arrive à déplacer un objet, la tension doit être supérieure à la charge.

Question 24

type de contraction

Answer 24

Contraction isométrique : Le muscle développe une tension, mais sa longueur ne change pas.

Contraction concentrique : Le muscle développe une tension supérieure à la charge et sa longueur se rapetisse.

Contraction excentrique : Le muscle développe une tension inférieure à la charge et sa longueur s’allonge.

peut importe le type de contraction, les ponts transversaux passent respectivement les 4 étapes du cycle des ponts transversaux. Les modifications chimiques des protéines contractiles sont identiques pour tous les types de contractions. le résultat final dépend de la charge exercer sur le muscle.

Contraction isométrique : Aucun raccourcissement des sarcomères. Si la contraction se maintient, les ponts transversaux se fixent sur la même molécule d’actine.

Contraction concentrique : Raccourcissement des sarcomères.

Contraction excentrique (avec étirement) : Les ponts transversaux sont attirés vers l’arrière vers les lignes Z par la charge alors qu’ils demeurent fixés sur l’actine.

Question 25

mécanisme de contraction de la fibre unique

Answer 25

La contraction d’une fibre musculaire en réponse à un seul potentiel d’action est appelée une secousse. La secousse survient quelques millisecondes après le potentiel d’action musculaire en raison des retards liés au couplage excitation-contraction. La durée de la contraction reflète, principalement le temps qu’il faut pour que la concentration de calcium dans la cellule musculaire retourne à l’état initial (niveau basal).

Question 26

production de la force musculaire

Answer 26

La force exercée par un muscle est contrôlée par le recrutement (augmentation dans le nombre de fibres actives) et par la sommation (effet additionné de plusieurs secousses rapprochées dans le temps).

Le muscle squelettique est adapté pour produire une grande force en peu de temps.

Question 27

recrutement

Answer 27

Le mécanisme le plus important pour l’augmentation de la tension musculaire est le recrutement de motoneurones additionnels.

voir image cours 7 diapo 44

Question 28

sommation

Answer 28

La sommation s’applique aux fibres musculaires individuelles. Les potentiels d’action dans le motoneurone, qui sont individuels et espacés de plus de quelques centaines de millisecondes d’intervalle, provoquent une secousse transitoire de la fibre musculaire.

Si les potentiels d’action sont appliqués plus rapidement, les secousses commencent à s’additionner. Une succession rapide de potentiels d’action dans le motoneurone permet une contraction maximale et soutenue de la fibre musculaire, appelée tétanos (contraction tétanique).

Question 29

relation tension-longueur

Answer 29

La quantité de tension qu’une fibre musculaire peut développer dépend de la longueur de la fibre. Cette relation tension-longueur reflète le degré de chevauchement entre les filaments épais et fins.

L0 = Longueur optimale → longueur à laquelle la fibre développe la tension active isométrique maximale.

> 175% de L0 = Absence de chevauchement entre les ponts transversaux et l’actine.
< 60% de L0 = Plusieurs facteurs, notamment les lignes Z entrent en collision avec les filaments épais (rigides) créant une résistance au mouvement.

pour cette raison qu’on a des test d’évaluation de la force musculaire qui sont effectué dans des position standardisé

Question 30

fatigue musculaire

Answer 30

Le muscle se fatigue suite à une activation répétée. Pour une activité de courte durée et de haute intensité, cette fatigue peut dépendre d’au moins 3 facteurs :
1. Perturbation du potentiel d’action musculaire causée par une accumulation de potassium dans les tubules T.
2. Accumulation d’acide lactique, ce qui réduit de pH du muscle, altérant ainsi la structure et la fonction des protéines.
3. Inhibition des cycles de ponts croisés causée par une accumulation d’ADP et
Pi à l’intérieur de la fibre musculaire.

Pour un exercice de faible intensité et de longue durée, la déplétion des substrats énergétiques est probablement la cause majeure de la fatigue.

Question 31

type de fibres musculaires squelettique

Answer 31

Fibres lentes oxydatives :
- Myosine possédant une faible activité ATPase
- Présence de myoglobine pour faciliter le transport de l’oxygène du sang («muscle rouge»)
- Production d’un faible niveau de force, mais sur de longues périodes de temps.

Fibres rapides glycolytiques :
- Myosine possédant une haute activité ATPase
- Pas de myoglobine («muscle blanc»)
- Production d’un grand niveau de force, mais sur de courtes périodes de temps.

Fibres rapides oxydatives :
- Propriétés intermédiaires (entre les deux précédentes)

Question 32

adaptation musculaire à l’exercice

Answer 32

La régularité à laquelle un muscle est utilisé, la durée ainsi que l’intensité de son activité modifient les propriétés du muscle.

• Atrophie de dénervation : perte de masse musculaire suite à une diminution/perte de fonction des neurones ou jonction neuromusculaires. (ex. compression nerveuse prolongée)
• Atrophie de non-utilisation : perte de masse musculaire en contexte de période prolongée d’immobilité. L’innervation est intacte. (ex. Immobilisation dans un plâtre)

Exercice aérobie (faible intensité et durée prolongée) provoque une augmentation du nombre de mitochondries dans les fibres recrutées ainsi que du nombre de capillaires autour de ces fibres aboutissant à une augmentation de l’endurance.

Exercice anaérobie (intensité élevée et courte durée) concerne les fibres à contraction rapide et induit une augmentation du diamètre des fibres, due à une activation de la cellule satellite et à une augmentation de la synthèse des filaments d’actine et de myosine et la formation de myofibrilles supplémentaires.

Question 33

pathologie de l’unité motrice

Answer 33

Les troubles neurogènes sont causés par des changements dans les corps cellulaires des motoneurones ou dans les axones.
- Caractéristiques cliniques : atrophie musculaire, fasciculations (contractions brève, visible et involontaire d’un groupe de fibre musculaire) et diminution du tonus musculaire.

Les myopathies sont causées par une dégénération du muscle, avec peu ou pas de changement dans les motoneurones.
- Caractéristiques cliniques : faiblesse musculaire, myotonie, myoglobinurie (myoglobine dans les urines) et augmentation des enzymes sarcoplasmiques dans le plasma.
- Dystrophie musculaire de Duchenne
— Héréditaire, maladie liée au chromosome X.
—– Affecte uniquement les hommes.
— Débute dans les membres inférieurs et progresse rapidement.
— Causée par une mutation dans le gène codant la dystrophine, composante critique du cytosquelette du muscle.

Les maladies du motoneurone supérieur causent des réflexes hyper actifs et de la spasticité.
- Sclérose latérale amyotrophique (SLA)
— Dégénérescence des motoneurones supérieurs et inférieurs.
— Symptômes : atrophie musculaire, faiblesse, fasciculations (caractéristique d’une maladie du motoneurone inférieur) et hyperréflexie (caractéristique d’une maladie du motoneurone supérieur).
— La maladie est progressive et invariablement fatale puisqu’aucun traitement n’est efficace.

Question 34

muscle lisse

Answer 34

La fibre musculaire lisse ne porte qu’un seul noyau.

Elle conserve sa capacité de division durant toute la vie de l’individu.
- La division cellulaire peut être stimulée par des agents paracrines, souvent en réponse à une lésion tissulaire.

Les cellules du muscle lisse contient des filaments fins et épais.

Il y a absence de la protéine régulatrice troponine

Question 35

actine et myosine muscle lisse

Answer 35

L’actine et la myosine dans
le muscle lisse n’ont pas la
structure hautement
ordonnée des muscles
squelettiques et cardiaque.
Le muscle lisse ne présente donc pas d’aspect strié.

Question 36

contraction muscle lisse

Answer 36

Les contractions du muscle lisse requièrent du calcium, mais impliquent des mécanismes moléculaires différents de ceux impliqués dans la contraction du muscle squelettique ou cardiaque.

2 source de contraction du muscle lisse
- activité électrique spontané de la fibre musculaire elle même en l’absence d’influx nerveux ou hormonal (potentiel pacemaker)
- provient d’un influx nerveux apporter par un neurone moteur du système nerveux autonome

Question 37

activation des ponds transversaux dans le muscle lisse

Answer 37

1. Le calcium se fixe sur la calmoduline, une protéine fixant le calcium présente dans le cytoplasme de la plupart des cellules.
2. Le complexe calcium-calmoduline se fixe sur une autre protéine du cytosol, la kinase de la chaîne légère de la myosine, ce qui active l’enzyme.
3. La kinase de la chaîne légère de la myosine activée utilise alors un ATP pour phosphoryler les chaînes légères de la myosine dans la tête globulaire de la myosine.
4. La phosphorylation de la myosine éloigne le pont transversal de l’ossature du filament épais, ce qui permet à sa fixation à l’actine.
5. Les ponts transversaux suivent des cycles répétés de génération de la force, tant que les chaînes légères de la myosine sont phosphorylées.