Fiche de révision : Physiologie musculaire

📋 Plan du Cours

1. Types et fonctions des muscles
2. Organisation du muscle squelettique
3. Sarcomère et protéines contractiles
4. Déclenchement et cycle contractile
5. Fibres musculaires et adaptation
6. Mécanique et force musculaires
7. Potentiels et transmission synaptique
8. Jonction neuromusculaire squelettique
9. Commandes nerveuses et myasthénie
10. Organisation et activation du muscle lisse
11. Propriétés mécaniques du muscle lisse
12. 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 et les muscles lisses.

📌 Les muscles squelettiques produisent le mouvement du squelette, le muscle cardiaque éjecte le sang dans le réseau vasculaire et les muscles lisses propulsent ou mélangent le contenu viscéral.

Compléments

• Les muscles lisses des organes creux peuvent propulser leur contenu ou réguler leur débit en modifiant le diamètre de l’organe.

• Les muscles pilomoteurs provoquent la chair de poule et les muscles iridiens contractent ou dilatent l’iris.

💡 Astuce mémo

Squelette en mouvement, cœur en pompe, viscères en propulsion

📖 2. Organisation du muscle squelettique

🔑 Notions clés & Définitions

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

📝 Points essentiels

• Les réseaux conjonctifs du muscle s’unissent aux tendons, qui sont solidement fixés à la couche externe de l’os.

• Le tissu conjonctif musculaire contribue à l’apport de nutriments et d’oxygène, à l’épuration des métabolites et à l’action des hormones sur les cellules musculaires.

💡 Astuce mémo

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

📖 3. Sarcomère et protéines contractiles

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcomère : Unité fonctionnelle du muscle strié squelettique, formée par l’organisation répétitive des filaments fins et épais dans une myofibrille

★ À maîtriser

• Une fibre musculaire squelettique est une cellule multinucléée dont le cytoplasme contient plusieurs centaines, voire milliers, de myofibrilles longitudinales et parallèles.

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

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

Compléments

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

• L’actine globulaire se polymérise en actine filamenteuse, qui peut s’associer à la myosine en actomyosine et former des ponts d’union.

📖 4. Déclenchement et cycle contractile

🔑 Notions clés & Définitions

• Rigor mortis : Rigidité cadavérique due au maintien des ponts actine-myosine lorsque l’ATP nécessaire au détachement est épuisé

★ À maîtriser

• Lors de la contraction squelettique, les têtes de myosine se détachent et se rattachent à l’actine en se déplaçant transversalement, ce qui raccourcit la fibre musculaire.

• Une hausse brutale du calcium cytoplasmique déclenche la contraction : le calcium modifie la conformation de la troponine, expose les sites d’interaction actine-myosine et permet la formation des ponts.

• L’hydrolyse de l’ATP par les têtes de myosine fournit l’énergie nécessaire à la force mécanique développée.

📌 La fixation d’une molécule d’ATP sur la tête de myosine dissocie la liaison actine-myosine et entraîne le relâchement.

Compléments

• Une contraction concentrique peut raccourcir le muscle entier de 30 %.

💡 Astuce mémo

Ca²⁺ expose les sites de l’actine, l’ATP détache la myosine

📖 5. Fibres musculaires et adaptation

★ À maîtriser

📌 Les fibres de type I, lentes et rouges, utilisent l’oxygène, sont peu fatigables et servent surtout aux exercices peu puissants et prolongés, comme la posture et l’endurance.

📌 Les fibres de type II, rapides et blanches, sont très puissantes mais fatigables et sont recrutées lors d’exercices brefs et intenses ; elles fonctionnent avec ou sans oxygène.

Compléments

📌 Les fibres rapides IIB, aussi appelées IIx dans certaines discussions biologiques, fonctionnent majoritairement sans oxygène et soutiennent les exercices 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.

• Les trotteurs possèdent davantage de fibres de type I, tandis que les quarter horses possèdent davantage de fibres de type II.

💡 Astuce mémo

Type I pour durer, type II pour la puissance

📖 6. Mécanique et force musculaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Contraction isométrique : Contraction qui produit une force sans changer la longueur du muscle ni faire bouger l’articulation
• Contraction concentrique : Contraction qui raccourcit le muscle lorsque la force produite dépasse la résistance
• Contraction excentrique : Contraction qui produit une force alors que le muscle s’allonge parce que la charge dépasse la force produite

★ À maîtriser

📌 À fréquence de stimulation égale, la force contractile dépend du recouvrement initial entre filaments fins et épais, car celui-ci détermine le nombre de ponts actine-myosine formés.

📌 Lors d’une contraction concentrique, la force est maximale à vitesse de raccourcissement nulle, puis diminue lorsque cette vitesse augmente et devient nulle à la vitesse maximale de raccourcissement.

Compléments

• À longueur sarcomérique élevée, l’absence de chevauchement entre filaments fins et épais empêche le muscle de produire une force contractile.

💡 Astuce mémo

Isométrique sans changement de longueur, concentrique en raccourcissement, excentrique en allongement

📖 7. Potentiels et transmission synaptique

★ À maîtriser

• Le potentiel de repos neuronal est d’environ −70 à −90 mV, l’intérieur de la cellule étant négatif par rapport à l’extérieur.

• La pompe Na/K transporte activement 2 ions potassium vers l’intérieur et 3 ions sodium vers l’extérieur de la cellule.

📌 Un potentiel local peut être un PPSE dépolarisant ou un PPSI hyperpolarisant ; il se propage de façon décrémentielle et peut s’additionner à d’autres potentiels locaux.

📌 Un potentiel d’action apparaît si le seuil de dépolarisation est atteint et se propage le long de l’axone sans atténuation, contrairement au potentiel local.

Compléments

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

• Au repos, les neurones sont surtout perméables au potassium et légèrement perméables au sodium, ce qui rapproche leur potentiel de repos du potentiel d’équilibre du potassium.

💡 Astuce mémo

Potentiel local décrémentiel, potentiel d’action propagé sans atténuation

📖 8. Jonction neuromusculaire squelettique

★ À maîtriser

• À la jonction neuromusculaire, l’acétylcholine libérée par le motoneurone α se fixe aux récepteurs nicotiniques, ouvre des canaux sodiques et dépolarise la membrane musculaire, déclenchant un potentiel d’action.

• Le potentiel d’action se propage dans le tubule T, modifie la conformation du récepteur DHP et provoque l’ouverture des canaux calciques du réticulum sarcoplasmique, d’où le calcium diffuse vers le sarcoplasme.

• Lorsque la cellule musculaire cesse d’être activée, les canaux calciques du réticulum se ferment et des pompes calciques repompent le calcium dans le réticulum sarcoplasmique.

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

Compléments

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

• L’augmentation de la force du muscle squelettique peut résulter d’une hausse de la fréquence des commandes nerveuses et d’un recrutement accru d’unités motrices.

💡 Astuce mémo

ACh, récepteur nicotinique, potentiel musculaire, calcium, contraction

📖 9. Commandes nerveuses et myasthénie

🔑 Notions clés & Définitions

• Myasthénie grave : Mauvaise transmission neuromusculaire due à un nombre anormalement faible de récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine sur la membrane musculaire

★ À maîtriser

📌 Le système nerveux somatique commande les muscles squelettiques, les mouvements volontaires et les réflexes somatiques.

• La voie motrice somatique comprend un seul neurone entre le système nerveux central et le muscle, sans ganglion intermédiaire.

Compléments

• Dans la voie somatique, le corps cellulaire du neurone moteur se trouve dans la corne ventrale de la moelle et son axone est myélinisé.

📌 La myasthénie grave congénitale est liée à une absence de récepteurs et entraîne des signes cliniques dès les premiers mois de vie, tandis que la forme acquise résulte du masquage des récepteurs par des anticorps paranéoplasiques associés au thymome ou idiopathiques.

• L’épreuve pharmacologique anticholinestérasique potentialise l’action de l’acétylcholine en inhibant l’acétylcholinestérase ; le test est positif si l’animal retrouve ses fonctions motrices dans les minutes suivant l’injection.

💡 Astuce mémo

Somatique : un neurone direct ; autonome : deux neurones et un ganglion

📖 10. Organisation et activation du muscle lisse

★ À maîtriser

• Le système nerveux autonome commande les fonctions involontaires et innerve notamment les muscles lisses, le muscle cardiaque et les glandes.

• La voie autonome comprend deux neurones en série : un neurone préganglionnaire situé dans le système nerveux central et un neurone postganglionnaire situé après un ganglion autonome.

• Les cellules musculaires lisses sont petites, uninucléées et capables de s’allonger fortement puis de se raccourcir de façon importante.

• Le muscle lisse contient des filaments d’actine et de myosine, mais leur absence d’organisation en sarcomères explique l’aspect homogène du cytoplasme au microscope.

📌 Les muscles lisses multiunitaires possèdent des cellules électriquement indépendantes, chacune devant être stimulée par une terminaison axonale ; leur contraction est neurogène.

📌 Les muscles lisses unitaires relient leurs cellules par des jonctions communicantes, ce qui permet au signal de se propager et au muscle de fonctionner comme un syncytium.

Compléments

• Dans le muscle lisse, les filaments fins s’attachent à des corps denses cytoplasmiques ou situés sur la face interne de la membrane, plutôt qu’à des stries Z.

💡 Astuce mémo

Multiunitaire : cellules indépendantes ; unitaire : cellules couplées en syncytium

📖 11. Propriétés mécaniques du muscle lisse

★ À maîtriser

• La contraction du muscle lisse nécessite une hausse du calcium intracellulaire et peut être influencée par le système végétatif sympathique ou parasympathique, des molécules endocrines et des facteurs locaux.

• La myosine lisse possède une activité ATPasique plus lente que celle du muscle squelettique, ce qui ralentit et prolonge la contraction.

• Le muscle lisse peut encore développer une force élevée à une longueur égale à 2,5 fois sa longueur de repos, notamment grâce à la longueur importante de ses filaments épais.

• Les ponts actine-myosine du muscle lisse restent liés plus longtemps et chaque cycle consomme une molécule d’ATP, ce qui permet une force prolongée avec une dépense énergétique moindre et une faible fatigabilité.

Compléments

• Dans le muscle lisse, un canal calcique peut dépendre de l’IP3, second messager produit par une protéine G.

• La relaxation du muscle lisse est lente parce que le calcium est éliminé lentement du milieu intracellulaire.

• 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 actine-myosine.

• Les muscles lisses artériolaires, vésicaux et digestifs peuvent répondre à un étirement passif par une augmentation de l’excitabilité, de la fréquence des potentiels d’action et de la force contractile.

💡 Astuce mémo

MyosinATPase lente → contraction durable et faible dépense d’ATP

📖 12. Propriétés du muscle cardiaque

★ À maîtriser

• Le cœur comprend quatre cavités, deux oreillettes et deux ventricules, et agit comme une pompe qui fait circuler le sang pour apporter nutriments et oxygène aux cellules et permettre l’excrétion des déchets.

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

• Les cellules cardiaques sont petites, uninucléées et mécaniquement reliées par des disques intercalaires.

📌 La sommation des contractions est impossible dans le muscle cardiaque, ce qui empêche la tétanisation du cœur et préserve sa fonction de pompe.

• Des cellules pacemaker cardiaques déclenchent une activité électrique spontanée qui se propage de cellule à cellule et impose le rythme des contractions.

Compléments

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

• La loi de Franck-Starling relie la force de contraction cardiaque à la longueur du muscle.

💡 Astuce mémo

Strié comme le squelettique, couplé comme le lisse unitaire, sans sommation

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des tissus musculaires