Fiche de révision : Système musculaire et nerveux

📋 Plan du Cours

1. Squelette et système musculosquelettique
2. Fonctions et propriétés musculaires
3. Organisation du tissu musculaire
4. Contraction des muscles squelettiques
5. Énergie et pathologies musculaires
6. Organisation du système nerveux
7. Histologie du tissu nerveux
8. Potentiels d’action membranaires
9. Potentiels gradués et potentiel d’action
10. Phases et propriétés du potentiel d’action
11. Propagation des potentiels d’action
12. Transmission synaptique
13. Neurotransmetteurs et effets
14. Jonction neuromusculaire

📖 1. Squelette et système musculosquelettique

🔑 Notions clés & Définitions

• Système musculosquelettique : Ensemble intégré formé par le squelette articulé et les muscles.
• Orthopédie : Discipline médicale consacrée à la prévention et au traitement des troubles du système musculosquelettique.

📝 Points essentiels

• Le squelette adulte comprend 206 os répartis en squelette axial et squelette appendiculaire.

• Le squelette axial comprend plus de 80 os positionnés sur l’axe longitudinal tête-pieds, tandis que le squelette appendiculaire comprend 126 os rattachés au squelette axial.

💡 Astuce mémo

Axial sur l’axe du corps, appendiculaire rattaché aux membres

📖 2. Fonctions et propriétés musculaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Myologie : Science qui étudie les muscles.
• Thermogenèse : Production de chaleur par la contraction du tissu musculaire.
• Excitabilité électrique : Capacité du tissu musculaire à réagir à certains stimuli en produisant des potentiels d’action musculaires.
• Contractilité : Capacité du tissu musculaire à se contracter après un potentiel d’action musculaire et à exercer une traction sur ses tendons en se raccourcissant.

• Extensibilité : Capacité du tissu musculaire à s’étirer sans se déchirer et à dépasser sa longueur de repos.
• Élasticité : Capacité du tissu musculaire à retrouver sa longueur et sa forme initiales après une contraction ou un étirement.

★ À maîtriser

• Les muscles squelettiques produisent les mouvements, stabilisent les articulations et contribuent au maintien de la posture.

• La contraction des muscles cardiaques propulse le sang, les muscles squelettiques contribuent à son retour vers le cœur et les muscles lisses vasculaires modifient le diamètre des vaisseaux.

📌 Le potentiel d’action musculaire déclenche l’activité mécanique, tandis que la contraction musculaire correspond à la réponse mécanique du muscle.

Compléments

• La contraction continue des muscles circulaires lisses appelés sphincters empêche l’écoulement du contenu des organes creux et permet notamment le stockage temporaire de nourriture dans l’estomac ou d’urine dans la vessie.

💡 Astuce mémo

Potentiel d’action → contraction → mouvement

📖 3. Organisation du tissu musculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcomère : Unité contractile composée de deux myofilaments fins et d’un myofilament épais qui se chevauchent.

★ À maîtriser

📌 Le tissu musculaire lisse est non strié et involontaire, le tissu cardiaque est strié et involontaire, tandis que le tissu squelettique est strié et surtout volontaire.

• Chaque muscle squelettique est un organe composé de centaines ou de milliers de myocytes, aussi appelés fibres musculaires, entourés de tissu conjonctif contenant des vaisseaux sanguins et des nerfs.

• 🔄 Le fascia profond s’organise en trois couches:

  1. Épimysium autour de l’ensemble du muscle
  2. Périmysium autour de faisceaux de 10 à 100 myocytes
  3. Endomysium autour de chaque myocyte

• Les myofilaments épais sont composés de myosine, tandis que les myofilaments fins sont composés d’actine associée à la tropomyosine et à la troponine.

📌 Au repos, la tropomyosine empêche la liaison entre l’actine et la myosine, tandis que la troponine participe à la position de blocage avec l’actine et la tropomyosine.

Compléments

• Le sarcolemme est la membrane du myocyte, le sarcoplasme est son cytoplasme, les mitochondries produisent l’énergie et la myoglobine emmagasine l’oxygène nécessaire à cette production.

💡 Astuce mémo

Muscle → faisceaux → myocytes → myofibrilles → sarcomères

📖 4. Contraction des muscles squelettiques

★ À maîtriser

• 🔄 La contraction entraîne successivement:

  1. Glissement de l’actine sur la myosine
  2. Raccourcissement des sarcomères
  3. Raccourcissement des myocytes
  4. Contraction du muscle entier

• Le calcium se fixe à la troponine, déplace le système de blocage et libère les sites de fixation de la myosine sur l’actine.

📐 Formule — L’ATP est dégradé par l’ATPase de la tête de myosine selon la relation $ATP \rightarrow ADP + P$, ce qui libère l’énergie nécessaire à l’activation de la tête de myosine.

• L’ATP fournit l’énergie nécessaire au pivotement des ponts actine-myosine et sa fixation est nécessaire pour rompre ce lien afin de recommencer le cycle.

📌 Une contraction concentrique raccourcit le muscle et produit une flexion, une contraction excentrique étire le muscle et produit une extension, tandis qu’une contraction isométrique maintient la longueur musculaire malgré une tension élevée.

Compléments

• Lors de la contraction, les zones H et les bandes I raccourcissent, tandis que la bande A s’étend sur toute la longueur du myofilament épais.

💡 Astuce mémo

Ca2+ libère les sites d’actine → myosine tire → sarcomère raccourci

📖 5. Énergie et pathologies musculaires

★ À maîtriser

• La créatine phosphate stocke l’ATP en excès au repos et permet, avec l’ATP disponible, une contraction maximale d’environ 15 secondes lors d’efforts courts et intenses.

• La glycolyse produit 2 molécules d’ATP et 2 molécules d’acide pyruvique à partir d’une molécule de glucose.

• En absence d’oxygène, l’acide pyruvique est converti en acide lactique et cette source d’énergie permet un effort maximal d’environ 30 à 40 secondes.

• En présence d’oxygène, une molécule de glucose permet de générer 36 molécules d’ATP dans les mitochondries.

Compléments

• La respiration cellulaire aérobie permet un effort prolongé si l’oxygène et les nutriments sont suffisants, et fournit presque tout l’ATP lors d’un marathon.

• La rigidité cadavérique commence environ 3 à 4 heures après la mort et dure environ 24 heures, car le calcium active le glissement des filaments alors que la synthèse d’ATP a cessé.

• Le tonus musculaire est un léger état de tension au repos qui contribue au maintien de la posture et est acquis vers l’âge de 7 ans.

💡 Astuce mémo

Créatine phosphate → glycolyse anaérobie → respiration aérobie

📖 6. Organisation du système nerveux

🔑 Notions clés & Définitions

• Jonction neuromusculaire : Liaison entre un neurone et un myocyte et permet au signal nerveux de commander la contraction musculaire.
• Récepteur sensoriel : Terminaison de neurone sensitif ou cellule spécialisée capable de détecter des changements du milieu intérieur ou extérieur.

★ À maîtriser

• L’encéphale est situé dans le crâne et contient environ 100 milliards de neurones regroupés en 12 paires de nerfs crâniens.

• La moelle épinière est protégée par la colonne vertébrale, contient environ 100 millions de neurones organisés en 31 paires de nerfs spinaux et relie l’encéphale au reste du corps.

• Le système nerveux assure successivement une fonction sensorielle de détection, une fonction intégrative d’analyse et une fonction motrice de commande des muscles ou des glandes.

• Le système nerveux central comprend l’encéphale et la moelle épinière, tandis que le système nerveux périphérique comprend toutes les structures situées hors du système nerveux central.

• Le système nerveux somatique commande volontairement les muscles squelettiques, tandis que le système nerveux autonome commande involontairement les muscles lisses, le muscle cardiaque et les glandes.

• Le système sympathique est excitateur lors de l’activité physique ou du stress, tandis que le système parasympathique est modérateur au repos et pendant la digestion.

Compléments

• Le système nerveux entérique comprend environ 100 millions de neurones dans les plexus du tube digestif et commande notamment le péristaltisme et les sécrétions digestives.

💡 Astuce mémo

SNC, SNP, SNS, SNA, SNE

📖 7. Histologie du tissu nerveux

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurone : Cellule spécialisée dans le traitement et la transmission de l’information.
• Synapse : Point de communication entre deux neurones ou entre un neurone et une cellule effectrice, grâce à la libération de neurotransmetteurs par les boutons terminaux.
• Myéline : Gaine composée de couches lipidiques et protéiques qui isole l’axone et augmente la vitesse de propagation de l’influx nerveux.

★ À maîtriser

• Le corps cellulaire contient le noyau, les dendrites reçoivent l’information et l’axone unique transmet les influx vers un neurone, un myocyte ou une cellule glandulaire.

• Dans le système nerveux périphérique, une lésion neuronale peut être réparée si le corps cellulaire reste intact et si les cellules de Schwann sont fonctionnelles, tandis que les lésions du système nerveux central sont habituellement irréparables.

• Les cellules de Schwann myélinisent les axones du système nerveux périphérique, tandis que les oligodendrocytes myélinisent plusieurs axones du système nerveux central.

• La substance blanche contient surtout des axones myélinisés, tandis que la substance grise contient principalement des corps cellulaires, des dendrites, des axones amyélinisés, des terminaisons axonales et des gliocytes.

• Les gliocytes soutiennent, nourrissent et protègent les neurones, représentent environ 50 % du volume du système nerveux central et sont 5 à 50 fois plus nombreux que les neurones.

Compléments

📌 Les neurones multipolaires possèdent un axone et plusieurs dendrites, les neurones bipolaires un axone et une dendrite principale, tandis que les neurones unipolaires possèdent un prolongement unique se divisant en deux ramifications.

• Les astrocytes assurent le soutien et l’équilibre du milieu interstitiel, les microglies phagocytent les microorganismes et débris, les épendymocytes produisent le liquide cérébrospinal et les cellules satellites soutiennent les ganglions périphériques.

💡 Astuce mémo

Substance blanche : axones myélinisés ; substance grise : corps cellulaires et dendrites

📖 8. Potentiels d’action membranaires

★ À maîtriser

📌 Les potentiels gradués se produisent localement et se propagent sur une courte distance, tandis que les potentiels d’action se propagent tout le long de l’axone.

• Les potentiels d’action se propagent à des vitesses comprises entre 0,5 et 130 m/s, et le potentiel d’action entrant dans un myocyte est appelé potentiel d’action musculaire.

• Lors de la préhension d’un stylo, l’information suit les étapes du stimulus cutané, du potentiel gradué, du potentiel d’action sensitif, de l’intégration centrale, du potentiel d’action moteur et de la contraction musculaire par l’acétylcholine.

• La production des potentiels d’action dépend de la perméabilité sélective de la membrane grâce aux canaux ioniques et de l’existence d’un potentiel de repos.

📌 Les canaux passifs s’ouvrent et se ferment irrégulièrement, tandis que les canaux commandés s’ouvrent en réponse à une variation de voltage, à un ligand ou à une déformation mécanique.

• Le potentiel de repos moyen d’un neurone est de -70 mV, avec une face interne négative par rapport à une face externe positive.

• Un potentiel d’action commence lorsque la dépolarisation dépasse environ -55 mV, puis l’ouverture des canaux Na+ provoque une dépolarisation jusqu’à environ +30 mV, l’ouverture des canaux K+ provoque la repolarisation et un excès de sortie de K+ peut entraîner une hyperpolarisation jusqu’à -80 mV.

Compléments

• La dépolarisation et la repolarisation durent environ 1 ms, soit 0,001 seconde.

💡 Astuce mémo

Repos → dépolarisation → repolarisation → hyperpolarisation

📖 9. Potentiels gradués et potentiel d’action

★ À maîtriser

• Un potentiel gradué peut être hyperpolarisant lorsqu’il augmente la polarisation membranaire ou dépolarisant lorsqu’il la diminue.

• Un potentiel d’action est déclenché lorsque la dépolarisation initiale dépasse le seuil d’excitation d’environ -55 mV.

• La sommation temporelle résulte de stimulations répétées et rapprochées d’une même synapse, tandis que la sommation spatiale résulte de stimulations simultanées par plusieurs synapses excitatrices.

Compléments

• Le potentiel de repos d’un neurone est d’environ $-70\,\text{mV}$.

💡 Astuce mémo

PPSE dépolarise vers le seuil, PPSI hyperpolarise en s’en éloignant

📖 10. Phases et propriétés du potentiel d’action

★ À maîtriser

• Le potentiel d’action suit successivement une dépolarisation par ouverture des canaux Na+, une repolarisation par fermeture des canaux Na+ et ouverture des canaux K+, puis une hyperpolarisation tardive possible avant le retour au potentiel de repos.

📌 L’amplitude d’un potentiel d’action est constante quelle que soit l’importance du dépassement du seuil, conformément à la loi du tout ou rien.

📌 La période réfractaire absolue interdit tout nouveau potentiel d’action quelle que soit la force du stimulus, tandis que la période réfractaire relative permet un nouveau potentiel d’action si le stimulus est suffisamment fort.

Compléments

• Les grands axones ont une période réfractaire absolue brève d’environ 0,4 ms et peuvent atteindre 1000 potentiels d’action par seconde, tandis que les petits axones ont une période réfractaire absolue d’environ 4 ms et ne dépassent pas 250 potentiels d’action par seconde.

💡 Astuce mémo

Dépolarisation Na+ → repolarisation K+ → hyperpolarisation tardive

📖 11. Propagation des potentiels d’action

📝 Points essentiels

• La propagation du potentiel d’action repose sur la dépolarisation successive des régions adjacentes de l’axone, jusqu’aux terminaisons axonales.

📌 La propagation est continue et lente dans les neurones amyélinisés, tandis qu’elle est saltatoire et rapide dans les neurones myélinisés.

📌 La propagation du potentiel d’action est unidirectionnelle, du cône d’implantation vers les terminaisons axonales.

💡 Astuce mémo

Axone amyélinisé : conduction continue lente ; axone myélinisé : conduction saltatoire rapide

📖 12. Transmission synaptique

★ À maîtriser

• Dans une synapse chimique, l’arrivée du potentiel d’action provoque l’entrée de Ca2+, l’exocytose de neurotransmetteurs, leur liaison aux récepteurs postsynaptiques et la formation d’un potentiel postsynaptique.

📌 Un PPSE dépolarise la membrane postsynaptique et la rapproche du seuil, tandis qu’un PPSI hyperpolarise la membrane et l’en éloigne.

Compléments

• Un neurone reçoit des informations provenant d’environ 1000 à 10 000 synapses.

• Les neurotransmetteurs sont éliminés de la fente synaptique par diffusion, dégradation enzymatique, recapture par des transporteurs actifs ou capture par des gliocytes voisins.

💡 Astuce mémo

Arrivée du PA → entrée de Ca2+ → exocytose → récepteur postsynaptique

📖 13. Neurotransmetteurs et effets

🔑 Notions clés & Définitions

• Neuropeptides : Molécules composées de 3 à 40 acides aminés, formées dans le corps cellulaire puis transportées jusqu’au bouton terminal dans des vésicules.

★ À maîtriser

📌 Le glutamate et l’aspartate sont des neurotransmetteurs excitateurs générant des PPSE, tandis que le GABA et la glycine sont des neurotransmetteurs inhibiteurs générant des PPSI.

• L’acétylcholine est excitatrice à la jonction neuromusculaire, mais elle est inhibitrice dans le système cardiaque où elle abaisse la fréquence cardiaque par le nerf vague parasympathique.

Compléments

• La noradrénaline intervient dans le réveil, le rêve et la régulation de l’humeur, tandis que la dopamine participe aux réponses émotionnelles, aux sensations, aux comportements de dépendance et à la régulation du tonus musculaire.

📌 Le Prozac bloque la recapture de la sérotonine et prolonge ainsi son effet.

• Le monoxyde d’azote est synthétisé à la demande, agit immédiatement et brièvement, puis diffuse à travers les membranes grâce à sa solubilité dans les lipides.

• La substance P transmet et accentue la douleur, tandis que les enképhalines et les endorphines empêchent sa libération et diminuent la sensation douloureuse.

💡 Astuce mémo

Glutamate et aspartate excitent, tandis que GABA et glycine inhibent

📖 14. Jonction neuromusculaire

📝 Points essentiels

• À la jonction neuromusculaire, l’acétylcholine provoque l’entrée de Na+ dans le myocyte, déclenche un potentiel d’action musculaire, entraîne la libération de Ca2+ par le réticulum sarcoplasmique et permet la contraction.

📌 L’acétylcholinestérase dégrade rapidement l’acétylcholine dans la fente synaptique et met fin à la stimulation musculaire.

💡 Astuce mémo

Acétylcholine → Na+ musculaire → PA musculaire → Ca2+ → contraction

📊 Tableaux de synthèse

Types de tissu musculaire

Sources énergétiques musculaires