Fiche de révision : Physiologie musculaire

📋 Plan du Cours

1. Types et fonctions des muscles
2. Organisation du muscle squelettique
3. Sarcomère et contraction musculaire
4. Types de fibres musculaires
5. Mécanique des contractions
6. Signaux électriques neuronaux
7. Jonction neuromusculaire
8. Commandes nerveuses et myasthénie
9. Cellule et contraction du muscle lisse
10. Fonctionnement des muscles lisses
11. Propriétés du muscle cardiaque

📖 1. Types et fonctions des muscles

★ À maîtriser

• Les trois types de tissu musculaire sont :
  • les muscles striés squelettiques
  • le muscle cardiaque
  • les muscles lisses

📌 Les muscles striés squelettiques déplacent le squelette, le muscle cardiaque éjecte le sang dans le réseau vasculaire et les muscles lisses propulsent ou mélangent le contenu des viscères.

Compléments

• Les muscles lisses se trouvent notamment dans les organes creux, les vaisseaux sanguins, les muscles pilomoteurs et les muscles iridiens.

💡 Astuce mémo

Squelette : mouvement ; cœur : circulation ; viscères : propulsion

📖 2. Organisation du muscle squelettique

🔑 Notions clés & Définitions

• Endomysium : Tissu conjonctif fin qui gaine chaque fibre musculaire squelettique.
• Unité motrice : Ensemble formé par un motoneurone α et les plusieurs fibres musculaires auxquelles il envoie sa commande.
• Périmysium : Tissu conjonctif relativement lâche qui entoure les faisceaux de fibres musculaires.
• Épimysium : Tissu conjonctif plus dense qui réunit les faisceaux pour constituer le muscle.

📝 Points essentiels

• Les réseaux conjonctifs du muscle s’unissent aux tendons, solidement fixés à la couche externe de l’os, et contribuent aux échanges nutritifs, à l’épuration des métabolites et à l’action hormonale sur les cellules musculaires.

💡 Astuce mémo

Endomysium autour des fibres, périmysium autour des faisceaux, épimysium autour du muscle

📖 3. Sarcomère et contraction musculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcomère : Unité fonctionnelle répétée de la myofibrille, formée de filaments fins et épais.

★ À maîtriser

• La myosine forme les filaments épais et l’actine forme les filaments fins.

• La contraction s’enclenche lorsque l’augmentation du calcium cytoplasmique modifie la conformation de la troponine, expose les sites d’interaction actine-myosine et permet le cycle des ponts, alimenté par l’hydrolyse de l’ATP.

• La liaison d’ATP à la tête de myosine dissocie la liaison actine-myosine et entraîne le relâchement.

Compléments

• Dans le sarcomère, la bande A sombre correspond aux filaments épais et la bande I claire aux filaments fins.

• Environ 200 molécules de myosine s’associent pour former un filament épais, avec leurs têtes dirigées vers l’extérieur du filament.

💡 Astuce mémo

Ca²⁺ libère les sites de l’actine → la myosine tire → le sarcomère raccourcit

📖 4. Types de fibres musculaires

★ À maîtriser

📌 Les fibres de type I, lentes et rouges, utilisent l’oxygène, sont peu fatigables et sont surtout sollicitées lors d’efforts peu puissants et prolongés, comme la posture et l’endurance.

📌 Les fibres de type II, rapides et blanches, sont puissantes et très fatigables, et interviennent surtout lors d’efforts brefs et intenses.

Compléments

📌 Les fibres rapides IIB, aussi désignées IIx dans certaines discussions biologiques, fonctionnent majoritairement sans oxygène et conviennent aux exercices très intenses et brefs.

📌 Les fibres rapides IIA sont intermédiaires et fonctionnent avec et sans oxygène, ce qui les rend aéro-anaérobies.

• L’activité, notamment l’entraînement sportif ou l’immobilisation, peut modifier les proportions des différents types de fibres musculaires.

💡 Astuce mémo

Type I : endurance ; type II : puissance

📖 5. Mécanique des contractions

★ À maîtriser

• Lors d’une contraction isométrique, le muscle produit une force sans changer de longueur et l’articulation ne bouge pas.

• Lors d’une contraction concentrique, le muscle se raccourcit parce que la force produite dépasse la résistance.

• Lors d’une contraction excentrique, le muscle se contracte tout en s’allongeant parce que la charge dépasse la force produite.

Compléments

• Le muscle squelettique peut raccourcir d’environ 30 % lors d’une contraction concentrique.

• Le potentiel d’action musculaire dure environ 3 ms, bien moins que la contraction déclenchée par une activation unique.

📌 Une stimulation unique produit une secousse unitaire, une stimulation répétée à faible fréquence produit un tétanos imparfait et une stimulation à fréquence élevée produit un tétanos parfait.

💡 Astuce mémo

Isométrique : longueur stable ; concentrique : raccourcissement ; excentrique : allongement sous tension

📖 6. Signaux électriques neuronaux

★ À maîtriser

• Le potentiel de repos des neurones est de l’ordre de −70 à −90 mV, avec un intérieur cellulaire négatif par rapport à l’extérieur.

📌 Un potentiel local peut être excitateur ou inhibiteur, se propage de façon décrémentielle et peut s’additionner à d’autres potentiels locaux.

📌 Un potentiel d’action est déclenché lorsque le seuil de dépolarisation est atteint et se propage le long de l’axone sans atténuation.

Compléments

• Le potentiel de repos dépend des différences de concentrations ioniques entre les milieux intra- et extracellulaires ainsi que de la perméabilité membranaire à ces ions.

📐 Formule - Le gradient de concentration du potassium est exprimé par $-RT\ln\left(\frac{[K]_{int}}{[K]_{ext}}\right)$, où $R=8.314\ \mathrm{J\,mol^{-1}\,K^{-1}}$ et $T=T_{Celsius}+273$.

📐 Formule - Le gradient électrique est donné par $ZFE$, où $Z$ est la valence de l’ion, $F=96500\ \mathrm{C\,mol^{-1}}$ et $E$ le potentiel.

💡 Astuce mémo

Potentiel local décrémentiel et sommable ; potentiel d’action propagé sans atténuation

📖 7. Jonction neuromusculaire

★ À maîtriser

• À la jonction neuromusculaire, l’acétylcholine libérée par le motoneurone α se fixe sur les récepteurs nicotiniques de la fibre musculaire et déclenche un potentiel d’action musculaire.

• Le réticulum sarcoplasmique est un réseau membranaire intracellulaire qui stocke le calcium nécessaire à la contraction musculaire.

• Lors du couplage excitation-contraction, le potentiel musculaire atteint les tubules T, modifie les récepteurs DHP et provoque l’ouverture des canaux calciques du réticulum sarcoplasmique, d’où le calcium passe dans le sarcoplasme.

Compléments

• Quand la cellule musculaire cesse d’être activée, les canaux calciques du réticulum se ferment et des pompes ramènent le calcium dans sa lumière.

💡 Astuce mémo

ACh → récepteur nicotinique → potentiel musculaire → tubule T → calcium

📖 8. Commandes nerveuses et myasthénie

★ À maîtriser

📌 Le système nerveux somatique contrôle les muscles striés squelettiques, les mouvements volontaires et les réflexes somatiques, tandis que le système végétatif contrôle des fonctions involontaires et innerve les muscles lisses, cardiaques et les glandes.

📌 La voie motrice somatique comporte un seul neurone entre le système nerveux central et le muscle, sans ganglion intermédiaire, tandis que la voie autonome comporte un neurone préganglionnaire et un neurone postganglionnaire séparés par un ganglion.

• La myasthénie grave est une atteinte de la transmission neuromusculaire associée à un nombre insuffisant de récepteurs nicotiniques à l’acétylcholine sur la membrane musculaire.

Compléments

• Dans la voie somatique, l’acétylcholine active les récepteurs nicotiniques de la fibre musculaire et entraîne une réponse décrite comme rapide et de type tout ou rien lorsque le seuil est atteint.

• La myasthénie grave peut être congénitale, par absence de récepteurs avec des signes apparaissant dès les premiers mois, ou acquise, par masquage des récepteurs par des anticorps d’origine paranéoplasique liée à un thymome ou idiopathique.

• L’épreuve pharmacologique anticholinestérasique augmente la concentration d’acétylcholine dans la fente synaptique et est considérée positive si l’animal retrouve ses fonctions motrices dans les minutes suivant l’injection.

💡 Astuce mémo

Somatique : un neurone moteur ; autonome : relais entre deux neurones

📖 9. Cellule et contraction du muscle lisse

★ À maîtriser

📌 Les cellules musculaires lisses sont petites, uninucléées et capables de grands allongements et raccourcissements, contrairement aux cellules musculaires squelettiques, qui sont multinucléées.

📌 Les filaments d’actine et de myosine du muscle lisse ne sont pas organisés en sarcomères, et les filaments fins sont reliés à des corps denses cytoplasmiques ou membranaires plutôt qu’à des stries Z.

• La myosinATPase du muscle lisse est plus lente que celle du muscle strié squelettique, ce qui ralentit le glissement des filaments et prolonge la contraction.

Compléments

• Dans le muscle lisse, l’IP3, second messager produit par une protéine G, intervient dans l’activation du canal calcique membranaire.

• Le muscle lisse peut produire une force contractile à une longueur allant jusqu’à 2,5 fois sa longueur de repos, grâce notamment au chevauchement maintenu de ses filaments.

• La lenteur du cycle des ponts permet au muscle lisse de maintenir une force plus longtemps en consommant moins d’ATP que le muscle strié squelettique, ce qui le rend peu fatigable.

💡 Astuce mémo

Sans sarcomères, le muscle lisse reste capable de grands changements de longueur

📖 10. Fonctionnement des muscles lisses

★ À maîtriser

• La contraction du muscle lisse peut être commandée ou influencée par :
  • le système nerveux végétatif sympathique
  • le système nerveux végétatif parasympathique
  • des molécules endocrines
  • des facteurs locaux

📌 Les cellules des muscles lisses multiunitaires sont électriquement indépendantes et doivent être stimulées individuellement par une terminaison axonale, de sorte que leur activité contractile est neurogène.

📌 Les cellules du muscle lisse unitaire sont reliées par des jonctions communicantes et fonctionnent comme un syncytium, de sorte que leur force dépend du niveau d’activation et de l’entrée de calcium plutôt que du nombre de cellules recrutées.

Compléments

• Les muscles lisses multiunitaires comprennent notamment ceux des gros vaisseaux, des grosses voies respiratoires, des follicules pileux et des muscles ciliaires et intrinsèques de l’œil.

📌 Les cellules pacemaker des muscles lisses unitaires peuvent déclencher spontanément des potentiels d’action, soit après élévation du niveau de base d’ondes lentes jusqu’au seuil, soit par une dépolarisation lente qui atteint directement le seuil.

• Dans de nombreux muscles lisses unitaires, le tonus est une force produite sans potentiel d’action grâce à une concentration intracellulaire de calcium suffisante pour former des ponts d’union.

💡 Astuce mémo

Multiunitaire : cellules indépendantes ; unitaire : cellules couplées en syncytium

📖 11. Propriétés du muscle cardiaque

★ À maîtriser

• Le cœur comprend deux oreillettes et deux ventricules et agit comme une pompe pour faire circuler le sang dans le réseau vasculaire.

📌 Comme le muscle squelettique, le muscle cardiaque est strié, organisé en sarcomères et dépend du calcium fixé à la troponine pour permettre les cycles actine-myosine.

📌 Le muscle cardiaque possède des cellules pacemaker dont l’activité spontanée se propage entre les cellules et impose le rythme des contractions, tandis que l’innervation végétative, les hormones et les facteurs locaux influencent la fréquence ou la force.

• La sommation des contractions est impossible dans le muscle cardiaque, ce qui évite sa tétanisation et préserve sa fonction de pompe.

Compléments

📌 Les cellules cardiaques sont petites, uninucléées et reliées mécaniquement par des disques intercalaires, contrairement aux fibres squelettiques multinucléées.

• Les cellules cardiaques sont électriquement reliées par des jonctions communicantes situées dans les disques intercalaires.

💡 Astuce mémo

Strié comme le squelettique, relié en réseau comme le lisse unitaire, mais sans sommation

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des voies nerveuses motrices