MODULE 3 : SYSTEMES MUSCULAIRE ET OSSEUX

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1 MODULE 3 : SYSTEMES MUSCULAIRE ET OSSEUX Objectif intermédiaire : Expliquer les fonctions des systèmes musculosquelettique d un point de vue anatomique et physiologique dans le corps humain en recherche d équilibre Durée : 6 hrs Objectifs d apprentissage Contenu Activités pédagogiques Identifier les structures anatomiques et l organisation du système musculo-squelettique Décrire la fonction des différents organes du système musculosquelettique ainsi que leurs caractéristiques physiologiques. Distinguer les mécanismes et conditions à l homéostasie du corps humain en lien avec le système musculosquelettique Relier un déséquilibre biologique et le fonctionnement du système musculosquelettique Évaluation sommatives Muscles superficiels, squelette, articulations (synoviales, fibreuses, cartilagineuses). Fonctions des muscles (contraction), fonctions des articulations (fibreuses, cartilagineuses, synoviales). Mécanismes de régulation de l homéostasie. Signes et symptômes, processus et manifestations physiologiques des déséquilibres et complications possibles. En lien avec les pathologies suivantes : fractures et luxations Labo 6 : Muscles, os et articulation Exposé informel, schématisation, lecture Exposé informel, lecture Mise en situation Exposé informel, lecture Mise en situation Tâche Critères d évaluation Conditions réalisation % Répondre à des questions sur l organisation générale du corps humain et à des mises en situation permettant d expliquer les fonctions des systèmes musculo-squelettique d un point de vue anatomique et physiologique dans le corps humain en recherche d équilibre Reconnaissance exacte de la fonction et des caractéristiques des éléments constituants le système Mise en relation pertinente du fonctionnement du système et d un déséquilibre biologique associé Utilisation juste de la terminologie des sciences de la santé Individuellement, en classe, durant deux heures, sans les notes de cours Évaluation formative Identification sur modèle Exercice Mise en situation Mise en situation 15% (Modules 3 et 4) Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 82

2 LES MUSCLES À lire : Marieb, Biologie humaine, pages 176 à 179 À faire : Marieb, Cahier d activités, pages #1 La caractéristique principale du tissu musculaire, du point de vue fonctionnel, est sa capacité de transformer de l'énergie chimique (ATP) en énergie mécanique dirigée. Les muscles peuvent êtres considérés comme les moteurs de l'organisme, il y a plus de 600 muscles dans l'organisme. Il y a 3 types de muscles, squelettique, lisse et cardiaque. Le tissu musculaire squelettique est composé de muscles rattachés au squelette osseux. Les fibres de ces muscles sont les plus longues et elles sont striées. Ces muscles sont sous le contrôle de la volonté. Les muscles squelettiques se contractent rapidement et de façon vigoureuse. Le tissu musculaire lisse ne sont pas striés, les fibres sont lisses. Ce sont les muscles situés dans les parois des organes viscéraux (estomac, vessie, poumons, etc.). Ces muscles sont indépendants de la volonté. Ils se contractent de façon lente et continue. Le tissu musculaire cardiaque est uniquement localisé dans le coeur. Ces fibres sont striées. Le muscle cardiaque est indépendant de la volonté, involontaire. À partir de ce texte, faites un tableau synthèse des types de muscles? Muscles Caractéristiques Anatomie Localisation Contrôle Contraction Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 83

3 Associez la caractéristique à l un des types de muscles Squelettique Lisses Cardiaque Ces muscles sont situés dans les parois des organes viscéraux. Ces muscles sont rattachés au squelette Ce muscle est uniquement localisé dans le coeur Les fibres de ces muscles sont les plus longues et elles sont striées. Ces muscles ne sont pas striés Ces muscles sont dépendants de la volonté. Ces muscles sont indépendants de la volonté. Ces muscles se contractent rapidement et de façon vigoureuse Ces muscles se contractent de façon lente et continue. Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 84

4 Fonctions des muscles À lire : Marieb, Biologie humaine, pages 179 et 180 À faire : Marieb, Cahier d activités, page 86 #36 Les muscles de notre organisme exercent des fonctions importantes à divers degré. : Les muscles squelettiques assurent la locomotion, le déplacement et la manipulation. Ils permettent de réagir rapidement face à l'environnement. Les muscles lisses dont le mouvement dans les parois des vaisseaux sanguins, provoque une pression et dans le système digestif, une contraction. Le muscle cardiaque dont le battement assure la circulation sanguine. : par l'action constante des muscles squelettiques en lien avec le système osseux. rencontre des os. : par l action des muscles squelettiques au point de : Pendant les contractions musculaires, il y a perte d'énergie sous forme de chaleur. Cette perte de chaleur s'avère importante du fait qu'elle contribue à maintenir une température corporelle adéquate. Les muscles squelettiques représentant au moins 40% de notre masse corporelle, sont ceux qui dégagent le plus de chaleur. Les muscles peuvent accomplir ces fonctions grâce à certaines caractéristiques ou propriétés particulières qu, il possède. a) Excitabilité b) élasticité c) extensibilité d) contractilité - Propriété qui se définit comme la faculté de percevoir un stimulus et d'y répondre. - Propriété qui se définit comme la capacité de se contracter avec force quand le muscle est stimulé de façon appropriée. - La faculté des fibres musculaires de s étirer au-delà de leur longueur de repos. - La caractéristique des fibres musculaires de se raccourcir et de reprendre leur longueur de repos lorsqu'on les relâche. Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 85

5 Le muscle squelettique À lire : Marieb, Biologie humaine, pages 180 à 191 et 196 à 198 À faire : Marieb, Cahier d activités, page 93 à 100 #4, 6, 8, 11, 16 et 17 Le muscle squelettique est un organe constitué de milliers de cellules musculaires ou fibres musculaires ou mycocytes, associées à du tissu conjonctif, des vaisseaux sanguins et des neurofibres. L'anatomie du muscle squelettique est formée de couches de tissus conjonctifs qui enveloppent les cellules musculaires, l épimysium, le périmysium, l'endomysium. Les muscles squelettiques s'attachent généralement aux os à 2 endroits, sur l'os mobile, l insertion et sur l'os fixe ou moins mobile, l'origine. Sur l image suivante placez les termes relatifs à l anatomie Vaisseaux sanguins épimysium tendon endomysium Fibre ou myocyte périmysium faisceau musculaire os La longueur de la fibre ou cellule musculaire est de 1 à 40 mm en moyenne, certaines peuvent avoir 30 cm et le diamètre est de 10 µm à 100 µm. Les myocytes ou fibres musculaires sont des cellules multinuclées, c est-à-dire qu elles possèdent plusieurs noyaux. Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 86

6 Activité du muscle squelettique L'innervation, en rapport avec les nerfs et l'irrigation sanguine, en rapport avec les vaisseaux sanguins, sont nécessaires au fonctionnement du muscle. Les vaisseaux sanguins et les neurofibres pénètrent dans le milieu du muscle, se divisent à l'intérieur de tissu conjonctif et rejoignent l'endomysium qui entoure chaque fibre musculaire. À cause de l'énergie nécessaire aux muscles, il faut un apport constant en oxygène (0 2 ) et en nutriments l'irrigation sanguine de ces cellules est primordiale et elle s'effectue par les artères, artérioles et capillaires. Il y a, lors du travail musculaire, des déchets (C0 2 et des éléments métaboliques) de produit. Ces déchets sont éliminés par les veinules et veines. Complétez le texte suivant portant sur la stimulation et la contraction d un myocyte Neurone jonction neuromusculaire terminaisons axonales influx nerveux Pour que la contraction s'effectue, il faut qu'un appliqué au niveau du myocyte. Le se ramifie en de nombreuses soit pénètre dans le muscle,. Chacune de celles-ci fait synapse avec établit un myocyte, c est la. Mettez en ordre les étapes de la jonction neuromusculaire 1- Liaison d'ach à des récepteurs de la membrane du myocytes. 2- L'arrivée de l'influx nerveux à l'extrémité de la terminaison axonale. 3- Le courant électrique déclenche une activité au niveau des structures internes (actine et myosine) provoquant la contraction 4- Libération d'un neurotransmetteur, l'acétylcholine (Ach) dans la fente synaptique. 5- La contraction prend fin par la destruction de l'acétylcholine (ACh) 6- Production d'un courant électrique dans le myocyte Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 87

7 Les myocytes se contractent suite à une stimulation électrique. La contraction est en fait un glissement des myofilaments qui constituent la cellule musculaire ou myocyte. Les filaments minces épais glissent le long des filaments. Ce glissement nécessite de l'énergie (ATP) Un myocyte se contracte au maximum lorsqu'il est stimulé, il ne se contracte jamais partiellement. Cependant, il faut se rappelé que les muscles squelettiques sont formés de plusieurs myocytes, donc la réponse totale de l'ensemble des cellules provoque divers degrés de contraction. La contraction musculaire du muscle entier, peut être plus ou moins vigoureuse selon le nombre de myocytes activées et la fréquence de stimulation. Dans notre organisme, il y a divers degré de contraction musculaire en fonction des besoins. Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 88

8 La fatigue musculaire se fait sentir lorsque le muscle est soumis à une stimulation continue (influx suivi d'influx) prolongée. Le muscle perd alors sa capacité à se contracter et sa tension retombe à une valeur nulle. La cause principale de la fatigue musculaire est un manque d'énergie permettant d'alimenter la contraction. Le travail (besoin en oxygène, source d énergie, déchets formés) des muscles squelettiques est différent selon le type d activité qui lui est demandé. Complétez le tableau synthèse portant sur le travail et les exigences des cellules musculaires selon le type d activité? Activités (exemple) Durée Oxygène Énergie ATP Déchets Il y a cinq règles d'or de l'activité musculaire squelettique 1- Tous les muscles croisent au moins une articulation 2- La majeure partie d'un muscle se trouve du côté proximal de l'articulation qu'il croise 3- Tous les muscles ont au moins deux points d'attache (origine et insertion) 4- Les muscles peuvent seulement tirer, ils ne poussent jamais 5- Lors d'une contraction, le point d'insertion du muscle se rapproche du point d'origine. Les relations entre les os et les muscles donnent naissance au système de leviers. Le levier est une barre rigide se déplaçant autour d'un point fixe, le point d'appui ou pivot. Les articulations sont les points d'appui et les os sont les leviers. La force est le travail fourni pour vaincre la résistance offerte par une charge. La force provient de la contraction d'un muscle Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 89

9 Les interactions entre les muscles squelettiques donnent naissance à quatre groupes fonctionnels de muscles. Associez le nom à la définition appropriée? a) Fixateurs b) Antagonistes c) Agonistes d) Synergiques 1 C'est le muscle qui est le principal responsable d'un mouvement, ex: biceps brachial (face antérieure du bras) 2- C'est le muscle qui s'oppose au mouvement, ex: triceps brachial 3- Ce sont les muscles qui aident les agonistes en favorisant le même mouvement ou en réduisant les mouvements inutiles, ex: muscles fléchisseurs des doigts 4- Ce sont les muscles synergiques qui immobilisent un os ou l'origine d'un muscle, ex: muscles qui ancre la omoplate (scapula) au thorax. Le nom des muscles ont été donné selon certaines caractéristiques structurales et fonctionnelles des fibres ; la direction, la taille, la localisation, le nombre d origine, les points d origine et d insertion, la forme et l action Tous les muscles sont faits de faisceaux dont les agencements sont variables. Associez le terme à la description adéquat? 1-convergent, 2-circulaire, 3-parallèle, 4-multipenné, 5-unipenné, 6-fusiforme, 7-bipenné a) Les faisceaux sont orientés dans le sens du muscle (ou selon l'axe longitudinal). Les muscles présentant cet agencement ont la forme d'une courroie (sartorius de la cuisse) ou fusiforme, avec un ventre épais (biceps brachial). b) les faisceaux sont courts et attachés sur un tendon central, d'un seul côté (muscle long extenseur des orteils). c) les faisceaux sont courts et attachés sur un tendon central, des deux côtés (muscle droit de la cuisse). d) les faisceaux sont courts et attachés sur un tendon central, sur tous les côtés du tendon (muscle deltoïde) e) l'origine (insertion) du muscle est large et ses faisceaux convergent ou aboutissent à un tendon unique (muscle grand pectoral) f) les faisceaux du muscle sont disposés en cercles concentriques (muscle orbiculaire des lèvres, des yeux). Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 90

10 Le muscle lisse À lire : Marieb, Biologie humaine, page 179 Les muscles lisses sont les muscles des parois des organes creux des voies respiratoire, digestive, urinaire et génitale et on en retrouve aussi dans parois des vaisseaux sanguins. Les fibres musculaires ou myocytes sont petites et fusiformes ayant un diamètre variant entre 2 et 20µm et une longueur de 50 à 200µm. Les fibres musculaires squelettiques sont environ 20 fois plus larges et plusieurs milliers de fois plus longues que les fibres des muscles lisse. Les éléments structuraux sont cependant similaires mais dans des proportions et des dispositions différentes. Ces muscles assurent le péristaltisme, la contraction et le relâchement cyclique, il provoque un resserrement et une dilatation de l'espace intérieur des organes. Le mécanisme de contraction des muscles lisses est semblable à celui que l'on a décrit pour les muscles squelettiques. Ce sont des contractions lentes et synchronisées. La fibre musculaire lisse est résistante à la fatigue. La régulation de la contraction est identique à celle décrite pour les muscles squelettiques, c'est-à-dire par la voie nerveuse, mais peut aussi s'effectuer via le système hormonal. Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 91

11 LES OS À lire : Marieb, Biologie humaine, pages 128 à 130, 133 à à 161 À faire : Marieb, Cahier d activités, page 62 à 85 #3, 7, 29, 30, 31, 32 et 33 En plus de donner la forme extérieure à notre corps, les os remplissent plusieurs fonctions importantes. : Les os servent de support et d'encrage à tous les organes mous du corps. Par exemple, les os des jambes agissent comme piliers pour supporter le tronc et la cage thoracique soutient les parois du thorax. : Le cerveau (l'encéphale) est protégé par les os du crane. La moelle épinière est entourée par les vertèbres. La cage thoracique protège les organes vitaux (coeur, poumons) du thorax. : L'agencement des os et des muscles squelettiques (striés) et la structure des articulations déterminent quels types de mouvements sont possibles. C'est l'action concertée des os et des muscles qui produit les mouvements. : Les os sont un lieu de stockage des graisses, dans les cavités internes de l'os et de minéraux, dans la matrice de l'os (calcium (Ca), phosphore (P), potassium (K), sodium (Na), soufre (S), magnésium (Mg) et cuivre (Cu)). Ces minéraux, en fonction des besoins de l'organisme, peuvent êtres déposés ou retirés et remis dans la circulation sanguine sous forme d'ions : La formation des globules rouges et des globules blancs (Hématopoïèse) se produit dans les cavités de certains os. Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 92

12 Classification des os Les os du squelette se présentent sous différentes grosseurs et formes. La classification des os est basée principalement sur leur forme. : Ces os sont plus longs que larges. Ils sont composés d'un corps (diaphyse) et de deux extrémités (épiphyse). Ils sont surtout formés d'os compact, mais comporte aussi de l'os spongieux. Les os des membres sont longs à l'exception des os du poignet et des chevilles. Les os des doigts sont aussi des os longs même s'ils sont très petits. : Ces os sont plus ou moins cubiques. Ils sont constitués surtout d'os spongieux. Les os du poignet (carpien) et des chevilles en sont des exemples. Il existe un type particulier d'os courts, les os sésamoides, situés dans les tendons (ex: rotule) ou dans la capsule articulaire. : Ces os sont minces, aplatis et légèrement courbés. Ils sont constitués d'os compact et d'os spongieux, mais certains ne peuvent être constitués que d'os compact. Le sternum, les côtes, les os du crâne sont de bons exemples iliaque. : Tous les autres os, par exemple, les vertèbres, l'os Formation, croissance et remaniement de l os Chez le foetus, vers la 8 ième semaine, l'ossification des os longs commence. Des points d'ossification apparaissent vers la 12ième semaine. À la naissance, la plupart des os longs du squelette sont bien ossifiés. Vers l'âge de 25 ans presque tous les os sont complètement ossifiés et la croissance du squelette s arrête. D'une façon générale, la formation et la résorption s effectuent différemment tout au cours de la vie. - Chez les enfants et les adolescents, le taux de est plus élevé que le taux de. - Chez les jeunes adultes, le taux de est équivalent au taux de. - Chez les personnes âgées, le taux de est plus bas que le taux de. À partir de 40 ans, la formation d'os compact et spongieux commence à diminuer sauf dans les os du crâne. Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 93

13 Les fractures En dépit de leur résistance, les os peuvent êtres fracturés ou cassés à n'importe quel moment de la vie. Il existe plusieurs types de fracture, fermée, ouverte, en spirale, plurigragmentaire, (voir page 136 tableau 5.2) Identifiez le type de fracture illustrée? Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 94

14 On traite une fracture par réduction, c'est-à-dire par une intervention qui permet de réaligner les parties fracturées. Il existe 2 types de réduction, à peau fermée par un réarrangement manuel ou par chirurgie. Dans ce cas, les deux extrémités fracturées sont reliées au moyen de tiges ou de fils métalliques. L'os est ensuite immobilisé dans un plâtre ou par traction pour permettre le début de la consolidation. Les fractures simples sont consolidées au bout de 8 à 12 semaines, mais nécessitent davantage de temps pour les gros os ou chez les personnes âgées qui ont une moins bonne circulation sanguine. Le processus de consolidation d'une fracture simple nécessite plusieurs étapes : Identifiez le type de fracture et décrivez chacune des étapes de la consolidation d une fracture? 1- Type de fracture : 2- Étape et description 3- Étape et description 4- Étape et description 5- Étape et description Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 95

15 Les articulations Les articulations sont les points d'union entre les os. Leurs fonctions consistent à relier les os et à permettre la mobilité du squelette. La classification se fait selon la structure et les fonctions (mobile, semi-mobile et immobile) - : Les os sont reliés par du tissu fibreux, semimobile à immobile. - : Les os sont unis par du cartilage. Il y en a deux types: synchondrose et symphyse - : Les os sont unis par l'intermédiaire d'une cavité remplie de liquide synovial. Permet une grande liberté de mouvement donc ces articulations sont très mobiles. Tous les membres du corps possèdent ce type d'articulation Structure générale des articulations svnoviales L'articulation synoviale est composée de cartilage articulaire ou hyalin, d, une cavité articulaire ou synoviale rempli de liquide synovial (lubrifiant) provenant de la filtration du plasma sanguin, d'une capsule articulaire formé de deux couches de tissu, la capsule fibreuse (résistante et flexible) et la membrane synoviale (tissu conjonctif lâche) et de Ligament. Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 96

16 LABORATOIRE 6 : LES MUSCLES ET LES OS Buts Identifier les structures anatomiques et l organisation du système musculosquelettique. Matériel Modèle anatomique musculaire Schéma Squelette Volume référence À lire : Marieb, Biologie humaine, pages 198 à 211 et 137 à 158 À faire : Marieb, Cahier d activités, pages 100 à 112 #18 à 22, 25 et 26, pages 66 à 81 # 9, 12, 15, 17, 19 (pas pointé), 20, 23 (pas pointé), 27 (pas pointé) et 28 À voir : (biologie humaine et exercices) Manipulation 1- Sur les modèles anatomiques, identifiez les muscles et les os numérotés 2- Complétez les exercices fournis dans le document. Évaluation Un petit test anatomique suivra au prochain laboratoire. Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 97

17 Résultats Associez les éléments pointés sur les mannequins dans les tableaux suivants? Dos, thorax et tête Section Os # Muscles # Dos Thorax Tête Vertèbres cervicales (C1 à C7) Atlas (C1) Axis (C2) Cervicales (C3 à C7) (Vertèbre proéminente C7) Vertèbres thoraciques (dorsales) (T1 à T12 ou D1 à D12) Vertèbres lombaires (L1 à L5) Sacrum Coccyx Sternum Processus xiphoïde Côtes Vraies (7) Fausses (5) Flottantes (2) Cartilages costals (10) Crâne Frontal (1) Occipital (1) Pariétal (2) Temporal (2) Nasal Zygomatique Maxillaire Mandibule Deltoïde Trapèze Grand dorsal Grand pectoral Droit de l abdomen Oblique externe Masséter Orbiculaire de l œil Orbiculaire de la bouche Zygomatiques Platysma (peaucier du cou) Occipitofrontal (ventre frontal et occipital) Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 98

18 Membres inférieurs Section Os, # Muscle # Pied Jambe cuisse Bassin et Phalanges (14) Métatarses (5) Tarse (7) (sésamoïdes) Tibia Fibula (péroné) Rotule ou patella Fémur Os coxal (Ilium, Ischium, Pubis) Acétabulum Crête iliaque Gastrocnémiens Tendon d Achille Ligament patellaire Sartorius Quadriceps fémoral (Vaste intermédiaire) Droit de la cuisse Vaste latéral (externe) Vaste média Gracile Biceps fémoral (court et long chef) Grand glutéal (fessier) Moyen glutéal (fessier) Membres supérieurs Section Os, # Muscles # Main Avant-bras et bras Ceinture scapulaire Phalanges (14) Métacarpes (5) Carpes (8) (sésamoïdes) Radius Ulna (cubitus) Humérus Clavicule Scapula Acromion Brachio-radial Biceps brachial Triceps brachial (Chefs long, latéral, médial) Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 99

19 Exercices Identifiez les lettres sur les images suivantes? 1- Colonne vertébrale a) Limites des catégories de vertèbres b) b1) b2) c) d) e) f) 2- Cage thoracique a) b) c) d) e) f) g) Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 100

20 3- Crâne a) b) c) d) g) i) j) k) 4- Membre supérieur a) b) c) f) g) h) i) j) n) r, o, p) Articulations Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 101

21 5- Membre inférieur a) b) c) d) e) f) g) h) i) o) k, p, q) Articulations Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 102

22 6- Muscles en vue postérieure c) d) i) j) p) r) t) u) v) x) y) Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 103

23 7- Muscles en vue antérieure a) b) f) g) h) i) l) n-p) o) q) r) t) Anatomie et physiologie 1 Système musculaire et osseux 104

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