Cours : Fonctionnement du Muscle Squelettique
Source : SVT Ghediri — Bac Sciences Tunisie · Neurophysiologie. Cours complet avec schémas et explications détaillées.
Les muscles squelettiques représentent une des deux sortes de muscle strié. Ils jouent le rôle de l'effecteur dans le cas d'un réflexe myotatique et ont pour fonction d'assurer la motricité du corps (déplacement du squelette) grâce à leur contraction. Parmi les muscles striés squelettiques les plus connus, on peut citer les biceps, les quadriceps ou les abdominaux.
La structure et l'ultrastructure du muscle squelettique
Le muscle squelettique est composé d'un ventre et de tendons assurant les attaches sur les os. Dans le ventre, les faisceaux de fibres musculaires sont emballés dans le tissu conjonctif.
Les fibres musculaires sont des cellules allongées et différenciées limitées par une membrane appelée sarcolemme. Le cytoplasme appelé sarcoplasme contient plusieurs noyaux périphériques et une double striation centrale.
En microscopie optique, la fibre musculaire montre un aspect strié dû aux myofibrilles qui forment des cylindres disposés parallèlement avec une alternance de :
Striation transversale répétitive : déterminée par la superposition des bandes A, des bandes I, des stries Z et des stries H de toutes les myofibrilles.
Le microscope électronique montre que les myofibrilles sont formées par deux types de myofilaments protéiques :
Le mécanisme de la contraction
L'étirement consiste à un allongement des sarcomères (élargissement des stries H et des ½ des disques clairs). Par contre, la contraction consiste à un raccourcissement des sarcomères grâce au glissement des myofilaments d'actine entre les myofilaments de myosine.
La contraction consiste à un raccourcissement des sarcomères :
La contraction consiste à un glissement des myofilaments d'actine (en rouge) entre les myofilaments de myosine (en bleu) ce qui entraîne :
La plaque motrice
Le muscle squelettique est innervé par un neurone moteur appelé motoneurone. La jonction entre le motoneurone et la fibre musculaire est une synapse neuromusculaire appelée plaque motrice.
Une même fibre nerveuse innerve plusieurs fibres musculaires. L'ensemble formé par le motoneurone et les fibres musculaires innervées constituent une unité motrice.
Un muscle est formé de milliers de fibres musculaires. Chaque motoneurone innerve un ensemble de fibres musculaires — un muscle est donc constitué de plusieurs unités motrices. La force développée par un muscle dépend du nombre des unités motrices activées et recrutées.
Le microscope électronique montre que l'élément présynaptique (bouton synaptique) et l'élément postsynaptique (fibre musculaire) sont séparés d'une fente synaptique. La membrane postsynaptique (le sarcolemme) est très repliée. L'ensemble des replis forment un appareil sous-neural qui augmente la surface de contact entre les deux éléments pré- et postsynaptique.
Le rapport entre l'activité mécanique et les activités électriques et thermiques
La secousse musculaire représente l'activité mécanique du muscle squelettique.
Le PAM est toujours enregistré pendant le temps de latence de la secousse musculaire. Le PAM précède donc la secousse musculaire : l'activité électrique précède l'activité mécanique.
Toute activité mécanique est accompagnée d'un dégagement de chaleur et d'un réchauffement de l'organisme. On peut mesurer la quantité de chaleur dégagée au cours d'une activité mécanique.
| Type de chaleur | Numéro | Condition |
|---|---|---|
| Chaleur de contraction | 1 | Aérobie + Anaérobie |
| Chaleur de relâchement | 2 | Aérobie + Anaérobie |
| Chaleur initiale | 3 | Aérobie + Anaérobie |
| Chaleur retardée | 4 | Aérobie uniquement |
Le dégagement de chaleur confirme que le muscle est le siège de réactions chimiques exothermiques. La chaleur retardée n'est dégagée que dans un milieu aérobie — on distingue donc deux types de réactions :
Les sources de l'énergie musculaire
La molécule d'ATP représente la source principale de l'énergie musculaire. L'hydrolyse de l'ATP produit de l'énergie chimique nécessaire à la contraction musculaire.
Dans un muscle, les réserves d'ATP sont faibles : ≈ 5 mmol/kg de muscle, ce qui correspond à une contraction de seulement quelques secondes (2 à 3). La régénération (resynthèse) de l'ATP est donc obligatoire.
Elle permet une restauration immédiate de l'ATP. Ne nécessite pas d'oxygène et se réalise sans formation d'acide lactique → voie anaérobie alactique. Les réserves de créatine phosphate (CP) sont de 20 mmol/kg, suffisantes pour une contraction de 10 secondes.
Lorsque la demande en ATP dépasse les possibilités de la voie précédente, l'organisme utilise les molécules organiques mises en réserve dans le cytoplasme (glycogène).
La glycolyse anaérobie conduit à la formation d'acide lactique ce qui gêne la contraction musculaire et provoque des douleurs et des crampes.
Lorsque la contraction musculaire se prolonge, la voie aérobie des oxydations respiratoires dans les mitochondries se met en route. Elle nécessite la présence d'oxygène et fait intervenir le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire (phosphorylation oxydative).
O₂ requis : Non
Acide lactique : Non
Durée : < 10 secondes
Rendement : Immédiat
O₂ requis : Non
Acide lactique : Oui → crampes
Durée : 10 s → 1–2 min
Rendement : 2 ATP / glucose
O₂ requis : Oui
Acide lactique : Non
Durée : > 1–2 minutes
Rendement : 38 ATP / glucose
Il existe donc trois voies :
La conversion de l'énergie chimique en énergie mécanique
